SINS姿态估计的HoMM-UKF模型算法

丁国强，张 铎，熊 明，周卫东

(1.郑州轻工业学院 电气信息工程学院，河南 郑州 450002; 2.哈尔滨工程大学 自动化学院,黑龙江 哈尔滨 150001)

SINS姿态估计的HoMM-UKF模型算法

丁国强1，张 铎1，熊 明1，周卫东2

(1.郑州轻工业学院 电气信息工程学院，河南 郑州 450002; 2.哈尔滨工程大学 自动化学院,黑龙江 哈尔滨 150001)

针对舰船捷联惯性导航系统姿态控制计算精度要求，提出一种高阶矩匹配UKF (high-order moment matching UKF,HoMM-UKF)的SINS系统四元数模型姿态估计算法.在UKF迭代递推计算过程中利用高阶矩匹配方法计算系统状态参数的预测采样点集及其权值的概率分布平均偏态和峰值，使其精确逼近状态参数最优估计.采用四元数姿态建模方法构建新型SINS状态变量与噪声向量相关的姿态方程模型，利用伪观测向量构建观测噪声与四元数相关的观测方程模型，设计系统噪声方差分离计算算法开展系统噪声方差计算，引入拉格朗日乘子算法计算四元数估计均值，最后利用SINS四元数姿态估计模型对HoMM-UKF算法开展仿真试验研究.通过UKF算法、CDKF算法与HoMM-UKF算法对比，验证了HoMM-UKF算法计算精度高，并且算法计算量负担较小，计算效率较高.

捷联惯性导航；姿态估计；高阶矩匹配；HoMM-UKF算法；Lagrangian乘子

0 引言

非线性最优估计方法是舰船导航系统的一类关键技术，最优估计技术关键问题是随机向量经由系统非线性函数映射的后验概率分布计算，针对可解析概率密度函数在Bayesian最优估计框架下利用Bayes规则经由预测与更新步骤实现后验证概率分布递推计算……