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机载武器SINS/BDS组合导航自适应滤波算法研究

范文

程海彬

摘要：对适用于机载武器的组合导航算法展开研究，给出了SINS/BDS组合导航状态方程，推导了以伪距、伪距率作为观测量的观测方程。针对传统卡尔曼滤波算法在测量噪声不确定的情况下使用存在缺陷的問题，研究了新的噪声自适应调整滤波与残差故障检测算法。对新算法进行了软件设计，并开展了软件仿真与产品车载试验。试验结果表明，所设计的算法能有效增强系统鲁棒性、提高滤波算法精度，有效隔离故障卫星数据，能保证被测导航产品的高精度、稳定、可靠输出。

关键词：组合导航；自适应滤波；故障检测；车载试验

中图分类号： TJ765； V249.32+8文献标识码： A文章编号： 1673-5048（2017）01-0028-05[SQ0]

0引言

武器系统对机载武器作战能力的要求越来越高，如要求具备打击300 km以外目标的能力等，在这样的射程下，机载武器已不能单纯依靠惯性导航，需要引入组合导航系统。随着国内自主北斗卫星导航

系统（BDS）开始提供区域定位服务，在武器系统中采用SINS/BDS组合导航系统来提高武器导航精度，以达到武器系统的要求，已成为一种必然选择。

1惯导误差方程

3状态方程

选择11维的状态变量，包括三个速度误差、三个失准角、三个位置误差、接收机钟差、钟漂。

状态变量：

X（t）=[dVxdVydVzψxψyψzdRxdRydRzdtrdtv]T（6）

状态方程为

X·（t）=F（t）X（t）+G（t）W（t）（7）

4观测方程

观测方程的推导过程在CGCS2000坐标系下进行。

4.1伪距观测方程

航空兵器2017年第1期

程海彬，等：机载武器SINS/BDS组合导航自适应滤波算法研究

假定xeIyeIzeI为经过换算的惯导在CGCS2000中的输出； xeByeBzeB为BDS在CGCS2000坐标系下的位置输出； xisy

（1）滚动角对准残差得到有效估计，漂移得到有效抑制，姿态误差保持在0.2°以内；

（2）由于车辆动态差，航向误差无法得到有效估计，组合导航保持了纯惯性输出结果；

（3）组合导航结果有效地钳制了俯仰角姿态漂移，偏差维持在0.1°附近。

通过半实物仿真可见组合导航算法工作状态良好，组合导航结果维持了高精度、稳定输出。

7结论

对SINS/BDS组合导航算法进行了详细推导。在滤波算法上，设计了一套系统噪声与观测噪声在线实时调整的自适应滤波算法，使得算法精度得到进一步提高。采用了残差χ2的故障检测技术，有效提高了组合导航系统可靠性。对所设计的算法进行了软件仿真与全状态的车载试验验证，从试验结果可以看出所设计的算法可行，工作可靠，已具备工程应用条件。

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