程海彬

摘要： 對(duì)適用于機(jī)載武器的組合導(dǎo)航算法展開研究， 給出了SINS/BDS組合導(dǎo)航狀態(tài)方程， 推導(dǎo)了以偽距、 偽距率作為觀測(cè)量的觀測(cè)方程。 針對(duì)傳統(tǒng)卡爾曼濾波算法在測(cè)量噪聲不確定的情況下使用存在缺陷的問題， 研究了新的噪聲自適應(yīng)調(diào)整濾波與殘差故障檢測(cè)算法。 對(duì)新算法進(jìn)行了軟件設(shè)計(jì)， 并開展了軟件仿真與產(chǎn)品車載試驗(yàn)。 試驗(yàn)結(jié)果表明， 所設(shè)計(jì)的算法能有效增強(qiáng)系統(tǒng)魯棒性、 提高濾波算法精度， 有效隔離故障衛(wèi)星數(shù)據(jù)， 能保證被測(cè)導(dǎo)航產(chǎn)品的高精度、 穩(wěn)定、 可靠輸出。

關(guān)鍵詞： 組合導(dǎo)航； 自適應(yīng)濾波； 故障檢測(cè)； 車載試驗(yàn)

中圖分類號(hào)： TJ765； V249.32+8文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A文章編號(hào)： 1673-5048（2017）01-0028-05[SQ0]

0引言

武器系統(tǒng)對(duì)機(jī)載武器作戰(zhàn)能力的要求越來越高， 如要求具備打擊300 km以外目標(biāo)的能力等， 在這樣的射程下， 機(jī)載武器已不能單純依靠慣性導(dǎo)航， 需要引入組合導(dǎo)航系統(tǒng)。 隨著國(guó)內(nèi)自主北斗衛(wèi)星導(dǎo)航

系統(tǒng)（BDS）開始提供區(qū)域定位服務(wù)， 在武器系統(tǒng)中采用SINS/BDS組合導(dǎo)航系統(tǒng)來提高武器導(dǎo)航精度， 以達(dá)到武器系統(tǒng)的要求， 已成為一種必然選擇。

1慣導(dǎo)誤差方程

3狀態(tài)方程

選擇11維的狀態(tài)變量， 包括三個(gè)速度誤差、 三個(gè)失準(zhǔn)角、 三個(gè)位置誤差、 接收機(jī)鐘差、 鐘漂。

狀態(tài)變量：

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

狀態(tài)方程為

X·（t）=F（t）X（t）+G（t）W（t）（7）

4觀測(cè)方程

觀測(cè)方程的推導(dǎo)過程在CGCS2000坐標(biāo)系下進(jìn)行。

4.1偽距觀測(cè)方程

航空兵器2017年第1期

程海彬， 等： 機(jī)載武器SINS/BDS組合導(dǎo)航自適應(yīng)濾波算法研究

假定xeIyeIzeI為經(jīng)過換算的慣導(dǎo)在CGCS2000中的輸出； xeByeBzeB為BDS在CGCS2000坐標(biāo)系下的位置輸出； xisy

（1） 滾動(dòng)角對(duì)準(zhǔn)殘差得到有效估計(jì)， 漂移得到有效抑制， 姿態(tài)誤差保持在0.2°以內(nèi)；

（2） 由于車輛動(dòng)態(tài)差， 航向誤差無法得到有效估計(jì)， 組合導(dǎo)航保持了純慣性輸出結(jié)果；

（3） 組合導(dǎo)航結(jié)果有效地鉗制了俯仰角姿態(tài)漂移， 偏差維持在0.1°附近。

通過半實(shí)物仿真可見組合導(dǎo)航算法工作狀態(tài)良好， 組合導(dǎo)航結(jié)果維持了高精度、 穩(wěn)定輸出。

7結(jié)論

對(duì)SINS/BDS組合導(dǎo)航算法進(jìn)行了詳細(xì)推導(dǎo)。 在濾波算法上， 設(shè)計(jì)了一套系統(tǒng)噪聲與觀測(cè)噪聲在線實(shí)時(shí)調(diào)整的自適應(yīng)濾波算法， 使得算法精度得到進(jìn)一步提高。 采用了殘差χ2的故障檢測(cè)技術(shù)， 有效提高了組合導(dǎo)航系統(tǒng)可靠性。 對(duì)所設(shè)計(jì)的算法進(jìn)行了軟件仿真與全狀態(tài)的車載試驗(yàn)驗(yàn)證， 從試驗(yàn)結(jié)果可以看出所設(shè)計(jì)的算法可行， 工作可靠， 已具備工程應(yīng)用條件。

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