[发明专利]一种对初始误差具有抗扰性的深空探测导航系统滤波方法

摘要

本发明针对深空探测高精度自主导航系统的滤波问题，提出了一种对初始误差具有抗扰性的非线性滤波方法，该方法采用并行滤波的结构，利用无轨变换(UT)生成各通道子滤波器的初值，然后各通道根据EKF的计算方法，求得各子滤波器的状态及方差估计值，最后计算自回归法加权系数，将前面计算的结果进行加权处理，得到最终的状态及方差估计值。本发明方法能够避免由于初值分布不准确对滤波精度的影响，即对初始误差具有一定的抗扰性，非常适合于深空探测这类初值获取精度不高的导航系统。

主权项

1.一种对初始误差具有抗扰性的深空探测导航系统滤波方法，其特征在于步骤如下：(1)将深空探测导航系统的轨道根数转换成初始的位置速度信息(2)利用无迹卡尔曼滤波中的UT变换生成2n+1个sigma采样点用于近似高斯分布，χ0=x^0]]>χi=x^0+n+κ(P0)i,]]>当i＝1，...，n时，χi=x^0-n+κ(P0)i-n,]]>当i＝n+1，...，2n时其中n表示导航系统的状态维数，表示导航系统状态初值分布的均值，P₀表示导航系统初始方差阵，χ_i，i＝0，1，2......2n，κ随状态维数n的改变而改变，n+κ为常数；将(χ_i，P(0/0))作为第i个子滤波器的初值，初始权重为P(0/0)为导航系统初始协方差阵；(3)对于第i个子滤波器，采用扩展卡尔曼滤波方法，计算导航系统的状态估计值及方差估计值P_i(k/k)；(4)采用自回归的方法计算各滤波器的融合权重ω_i(k|k)，ωi(k|k)=ΩiΣi=12n+1Ωi]]>Ω_i＝λ_i(k|k-1)ω_i(k-1|k-1)λi(k|k-1)=|Si(k|k-1)|-12*exp{-12yiT(k|k-1)Si-1(k|k-1)yi(k|k-1)}]]>S_i(k|k-1)＝H_i(k)P_i(k|k-1)H_i(k)^T+R式中，λ_i(k|k-1)及y_i(k|k-1)表示第i个滤波通道的预测信息，H_i(k)表示第i个滤波通道的观测矩阵，R表示观测噪声方差阵；(5)利用步骤(4)计算得到的加权值ω_i(k|k)，融合各子滤波器的状态估计值和方差估计值，得到k时刻深空探测导航系统的估计值和P(k/k)，x^(k|k)=Σi=12n+1ωi(k|k)x^i(k|k)]]>P(k|k)=Σi=12n+1ωi(k|k)x^i(k|k){Pi(k|k)+[x^(k|k)-x^i(k|k)][x^(k|k)-x^i(k|k)]T}.]]>其中，就表示第k步估计的导航系统的位置速度信息。