控制理论与应用

作者：崔加瑞,张礼廉,王茂松,吴文启,杜学禹

单位：国防科技大学智能科学学院,国防科技大学智能科学学院,国防科技大学,国防科技大学智能科学学院,国防科技大学智能科学学院

关键词：卫星拒止环境; 惯性/里程计组合导航; 改进李群卡尔曼滤波器

基金：国家自然科学基金项目(62203455)资助.

基于李群非线性误差状态的扩展卡尔曼滤波方法(LG-EKF-i), 在卫星拒止场景应用中, 如高精度惯性/里程计组合导航, 由于计算过程中需要将相对地心的位置矢量和速度矢量与姿态误差耦合, 导致在舍弃高阶项时容易产生数值计算误差累积的问题, 致使导航精度下降. 本文提出一种改进的李群卡尔曼滤波器, 将参考系从惯性系改为世界坐标系, 将投影系从地球系改为世界坐标系, 有效减小了李群卡尔曼滤波器在一阶近似过程中产生的数值计算误差累积. 本文使用考虑了里程计和惯导之间安装偏差角、杆臂误差和里程计标度因数误差的21维卡尔曼滤波器,对算法进行了验证. 在小初始对准误差角实验中, 4组长航时高精度惯性/里程计组合导航结果表明, 本文提出的改进李群卡尔曼滤波方法(LG-EKF-w)相较于传统扩展卡尔曼滤波方法(EKF)、状态变换卡尔曼滤波方法(ST-EKF)以及改进前的李群卡尔曼滤波方法(LG-EKF-i)具有更高的数值计算精度. 大初始对准误差角条件下的开环轨迹实验进一步验证了LG-EKF-w算法的有效性.

来源：2023年第12期

《控制理论与应用》期刊编辑部

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