遗忘因子在SINS_GPS_BDS_EC组合导航自适应滤波中的应用.pdf

【遗忘因子在SINS/GPS/BDS/EC组合导航自适应滤波中的应用】 在现代导航系统中，组合导航是一种有效提升定位精度和系统稳定性的方法。SINS（ Strapdown Inertial Navigation System，捷联式惯性导航系统）通常作为基础导航系统，提供连续的导航信息，但其存在漂移问题。GPS（Global Positioning System，全球定位系统）和BDS（BeiDou Navigation Satellite System，北斗卫星导航系统）提供外部位置、速度和时间信息，而EC（Electronic Compass，电子罗盘）则用于提供航向信息。这些辅助系统能够弥补SINS的不足，提高整体导航性能。 本文主要探讨了遗忘因子在SINS/GPS/BDS/EC组合导航系统中自适应滤波的应用。遗忘因子是一种动态调整滤波器权重的方法，它可以根据过去信息的重要性逐渐减少旧数据的影响，以应对环境变化和系统不确定性。在传统的卡尔曼滤波中，遗忘因子的引入可以解决滤波发散的问题，即当滤波器的估计误差增大时，可能导致滤波器状态不稳定甚至发散。 文章提出了采用联邦卡尔曼滤波器的结构来整合SINS、GPS、BDS和EC的数据。联邦滤波器允许各个子滤波器独立运行，并通过主滤波器将它们的估计结果融合，从而得到全局最优的导航估计。在这种结构中，SINS作为主滤波器，GPS和BDS卫星导航系统以及EC作为辅助滤波器，各自处理特定的导航信息，然后通过信息融合实现精度提升。 遗忘因子被引入到自适应滤波算法中，以动态调整卡尔曼滤波过程中的增益。遗忘因子的大小决定了旧数据对当前滤波估计的影响程度，高遗忘因子意味着更快地遗忘旧信息，更重视新数据，有助于抑制滤波发散。在实际应用中，遗忘因子可根据系统的实时性能和环境变化进行调整，以确保滤波器的稳定性和精度。 通过仿真分析，文章对比了传统滤波和带有遗忘因子的自适应滤波在处理滤波发散问题上的表现。结果表明，遗忘因子的引入显著改善了滤波器的稳定性，提高了组合导航的定位精度，同时增强了系统的鲁棒性，使其能更好地应对各种不确定性和干扰。 总结来说，遗忘因子在SINS/GPS/BDS/EC组合导航自适应滤波中的应用是提高导航系统性能的重要手段。它通过动态调整滤波器参数，有效地解决了传统滤波可能出现的发散问题，提升了系统的整体导航精度和可靠性，对于多传感器导航系统的开发具有重要的参考价值。这种技术的应用不仅适用于水下航行器，还可以推广到航空、地面和空间导航等领域，为各种复杂环境下的精确导航提供了有力支持。