[发明专利]临近空间飞行器传递对准模型不确定性的鲁棒滤波方法

说明书

本发明公开了一种临近空间飞行器传递对准模型不确定性的鲁棒滤波方法，包括四个步骤：步骤一，根据临近空间飞行器传递对准系统的工作原理和特点，建立系统的数学平台失准角误差方程、速度误差方程、位置误差方程和观测方程；步骤二，根据系统的误差方程建立模型不确定的状态方程和观测方程；步骤三，给出状态变量初始值(x₀)和预测误差方差矩阵初始值(Σ_0|0)，给出稀疏网格求积分点集(ξ_j，ε_j；j＝1,2，…N_p)，给出鲁棒滤波参数γ和ε；步骤四，利用鲁棒滤波对系统状态进行估计并对子惯导系统进行误差修正，完成传递对准过程。本发明适用于临近空间飞行器动态条件下主子惯导系统具有模型不确定性的传递对准。

技术领域

本发明涉及导航系统非线性鲁棒滤波领域，具体涉及一种临近空间飞行器传递对准模型不确定性的鲁棒滤波方法。

背景技术

传递对准是解决高超声速飞行器在动基座条件下初始对准问题的主要方法，一般采用非线性卡尔曼滤波器对系统的状态进行估计。基于非线性高斯逼近的滤波器其性能取决于系统模型以及干扰特性假设的精确程度。在实际工作中，高超声速飞行器的外挂武器和传感器吊舱一般悬挂在机翼或机腹下，而飞行器在高速机动飞行情况下，受空气气流、载荷变更、发动机噪声等多种因素的影响，机体会发生时变结构变形，复合材料的更多使用和现代战斗机的高机动特性使机身和机翼的弹性特性增强，产生的弹性变形对传递对准的精度影响更加剧烈。临近空间飞行器传递对准时，存在动态杆臂和挠曲变形难以建模等问题，迫切需要利用模型不确定的鲁棒滤波方法来解决。

目前模型不确定的鲁棒滤波方法主要是鲁棒EKF算法，该算法由于EKF将非线性系统线性化，在强非线性时将会引起较大的估计误差，并且在线性化处理时需要用雅克比(Jacobian)矩阵，其繁琐的计算过程导致该方法实现相对困难；基于稀疏网格理论的积分点配置策略以其积分点数目少、计算精度高的特性，形成了一系列基于矩匹配法、Gauss-Hermite准则以及Kronrod-Patterson准则的稀疏网格求积分非线性高斯滤波算法。基于此，研究一种精度高鲁棒性强的滤波方法，成为了行业发展的方向。

发明内容

发明目的：为了解决临近空间飞行器传递对准中存在动态杆臂和挠曲变形难以建模等而导致传递对准性能下降，利用模型不确定的鲁棒滤波方法，将鲁棒算法与一系列稀疏网格求积分非线性滤波技术结合，提供一种精度高鲁棒性强的滤波方法。

技术方案：一种临近空间飞行器传递对准模型不确定性的鲁棒滤波方法，其特征在于，该鲁棒滤波方法具体步骤如下：

步骤1)根据临近空间飞行器传递对准系统的工作原理和特点，建立系统的数学平台失准角误差方程、速度误差方程、位置误差方程和观测方程；

步骤2)根据系统的误差方程建立模型不确定的状态方程和观测方程；

x_k＝f(x_k-1)+Φ(x_k-1)η_k+G_k|k-1w_k-1 (1)

z_k＝h(x_k)+Ψ(x_k)υ_k+v_k (2)

式中：