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应用RB无迹卡尔曼滤波组合导航提高GPS重获信号后的导航精度

     
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针对微机电-船舶惯性导航/全球定位(MEMS-SINS/GPS)组合导航系统在GPS信号中断时造成的强非线性误差及重获信号后精度变差的问题,设计了基于Rao-Blackwellised无迹卡尔曼滤波(RB-UKF)的组合导航算法.首先,基于捷联平台欧拉失准角定义了姿态误差,建立了捷联惯导系统的非线性误差传播方程.然后,针对组合导航的状态方程为非线性而量测方程呈线性的特点,设计了RB-UKF算法,在保证精度的同时降低了计算量.最后,设计了滤波算法总体结构,分别给出了GPS信号正常时和中断时组合导航滤波计算的流程.将提出的算法用于跑车实验,结果表明:在GPS失锁20 s和40 s再重获信号之后,使用RB-UKF算法的组合导航系统位置精度分别优于6 m和7.5m,比扩展卡尔曼滤波(EKF)算法精度提高了1.5倍以上,误差收敛速度提高了1.88～16.5倍,计算量比UKF量测更新的计算量减小了41.7％.实验显示该方法显著提升了组合导航系统GPS信号中断再恢复后的滤波精度,且易于工程实现.

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