《自适应卡尔曼滤波器在陆地车辆导航中的应用》.pdf

1999 年 4 月 北 京 航 空 航 天 大 学 学 报 April 　1999 　第25 卷 第2 期 Journal of Beijin g University of Aeronautics and Astronautics Vol. 25 　No 2 自适应卡尔曼滤波器在陆地车辆 导航中的应用1) 房建成　　申功勋 万德钧 　　 (北京航空航天大学 宇航学院) ( 东南大学 仪器科学与工程系) 　　摘 　要 　建立了车载 GPS ( Global Positioning System) / DR (DeadReckoning) 组 合导航系统自适应扩展卡尔曼滤波模型及其算法 ,从而大大提高了车辆导航系统的 ( ) 定位精度. 首次提出依据 PDOP 位置误差系数 等 GPS 定位系统的输出参数 , 自动 调整观测噪声协方差阵 R 和系统噪声协方差阵 Q 的大小 ,从而自适应地调整组合导 航系统模型性能的方法 ,使得模型具有较强的适应性. 计算机仿真及实验结果表明应 用该模型具有良好的效果. 关键词 　航位推算法 ; 车辆地面导航系统 ; 组合导航 ; 卡尔曼滤波 ; GPS ; 自 适应滤波 分类号 　U 491. 512 ( 　　低成本的车载航位推算系统 DeadReckon ) ( ) ing System , 简称 DR 系统 的推算 或估计 定位 导 航 精度通常为 2 %～5 % ,但是 ,这种定位误差是随 计 压电 GPS 接 算 数据转 陀螺 车辆行进的距离而不断积累的 ,行驶的距离愈长 , 接 口 机 换及接 收 电 系 定位误差也就愈大. 显然 , 采用车载 DR 系统进 机 路 统 口电路 里程表 行定位 ,当车辆行进到一定的距离 ,其定位误差达 到不能容忍的地步时 , 需要对其校正. 而利用 GPS 定位 输 DR 系统输入部分 出 GPS ( Global Positioning System) 定位系统进行定 导航系统 设 备 位时 ,尤其利用差分 GPS 技术可达到较高的定位 精度. 可是 ,当车辆行驶在两旁高楼林立的市区街 图 1 GPS/ DR 组合导航系统组成原理图 道上或林荫道上、隧道内、立交桥下时 ,存在 GPS 卫星信号的遮挡和丢失问题 ,有时可见星少于 3 GPS 接收机选用美国 Magellan 公司生产的 GPS 颗 ,GPS 接收机无法定位 ,或只能接收 3 颗卫星的 OEM/ PS 板级 GPS 接收机 ,并为其专门设计了与 信号 ,定位精度很差. 可见单独的 D