摘    要：在配備了捷聯(lián)慣導(dǎo)、cps、北斗、計(jì)程儀和羅蘭c等多個(gè)導(dǎo)航設(shè)備的綜合船橋?qū)Ш较到y(tǒng)中，針對(duì)常規(guī)的無重置聯(lián)邦濾波器長(zhǎng)時(shí)間導(dǎo)航會(huì)引起導(dǎo)航精度降低和濾波器發(fā)散的問題，以廈實(shí)際應(yīng)用中卡爾曼濾波對(duì)系統(tǒng)噪聲和量測(cè)噪聲統(tǒng)計(jì)特性要求的局限性，采用了局部反饋校正的無重置聯(lián)邦濾波結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)了基于日。濾波的局部反饋校正無重置聯(lián)邦濾波器，并將其應(yīng)用于綜合船橋多源導(dǎo)航信息融合系統(tǒng)中。仿真分析表明，基于h。濾波的局部反饋校正無重置聯(lián)邦濾波器對(duì)航向角和位置的估計(jì)精度都高于常規(guī)的無重置聯(lián)邦濾波器，具有更好的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：綜合船橋；h；濾波；信息融合；聯(lián)邦濾波

中圖分類號(hào)：tp 273    文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼；a

    當(dāng)前船舶導(dǎo)航系統(tǒng)已經(jīng)從單純提供導(dǎo)航數(shù)據(jù)發(fā)展到通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與信息融合技術(shù)提供多樣化的導(dǎo)航模式和控制功能，形成了船舶導(dǎo)航與駕控功能一體化的綜合船橋系統(tǒng)。

    目前各種導(dǎo)航定位設(shè)備與技術(shù)的發(fā)展已基本趨于穩(wěn)定，很難大幅度地提高某種單一導(dǎo)航定位設(shè)備的精度。而采用多傳感器信息融合技術(shù)取長(zhǎng)補(bǔ)短綜合發(fā)揮各種導(dǎo)航設(shè)備特點(diǎn)，可提高導(dǎo)航系統(tǒng)的整體精度和可靠性，效果十分明顯。

    目前廣泛采用集中卡爾曼濾波器或基于卡爾曼濾波的聯(lián)邦濾波器來進(jìn)行信息的融合處理，前者存在著實(shí)時(shí)性和容錯(cuò)性差的問題，后者為了保證良好的容錯(cuò)性能而不對(duì)各子系統(tǒng)進(jìn)行校正從而損失了系統(tǒng)的精度。本文采用局部反饋校正無重置聯(lián)邦濾波器結(jié)構(gòu)，同時(shí)將h_∞濾波應(yīng)用于其中，構(gòu)成基于h_∞濾波的局部反饋校正無重置聯(lián)邦濾波器，該濾波器保持了系統(tǒng)容錯(cuò)性，同時(shí)具有更高的精度和更好的魯棒性。

2基于h_∞濾波的局部反饋校正無重置聯(lián)邦濾波器結(jié)構(gòu)

  捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)( sins)較高的性價(jià)比，可作為船舶的基本導(dǎo)航系統(tǒng)；同時(shí)配備cps、北斗(bd)、多普勒計(jì)程儀( dvs)和羅蘭c(loran c)等導(dǎo)航儀器作為輔助導(dǎo)航系統(tǒng)，構(gòu)成滴足航行要求的高性價(jià)比船舶導(dǎo)航系統(tǒng)。

    捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)( sins) 可以看作是由捷聯(lián)慣性測(cè)量組件(imu)和導(dǎo)航解算單元(nc)構(gòu)成的。基于h_∞濾波的局部反饋校正無重置聯(lián)邦濾波器將h_∞與nc視為sins的2個(gè)分立組成部分，整個(gè)濾波器中有一個(gè)捷聯(lián)慣性測(cè)量組件和若干個(gè)導(dǎo)航解算單元，并且將捷聯(lián)慣性測(cè)量單元作為公共參考系統(tǒng)。每一個(gè)導(dǎo)航子系統(tǒng)的輸出分別與一個(gè)導(dǎo)航解算單元相應(yīng)的輸出一起構(gòu)成子濾波器的量測(cè)，每個(gè)子濾波器的h_∞濾波運(yùn)算獨(dú)立地并行運(yùn)行，并且每個(gè)子濾波器都采用反饋校正方式對(duì)各自導(dǎo)航解算單元的誤差進(jìn)行修正。各個(gè)分立的經(jīng)過反饋校正的導(dǎo)航解算單元輸出的導(dǎo)航參數(shù)是局部****的，將這些局部****的導(dǎo)航參數(shù)輸入到主濾波器中，通過主濾波器得到導(dǎo)航參數(shù)的全局估計(jì)。濾波器結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

      

      基于h_∞濾波的局部反饋校正無重置聯(lián)邦濾波器是通過對(duì)導(dǎo)航參數(shù)向量的局部****估計(jì)進(jìn)行信息融合，從而直接得到導(dǎo)航參數(shù)向量的全周估計(jì)。它與carlson提出的無重置聯(lián)邦濾波器在獲得導(dǎo)航參數(shù)的全局估計(jì)途徑上有所差異，但兩者都是在得到局部****估計(jì)的條件下通過****加權(quán)最小二乘估計(jì)來得到全局估計(jì)。由于兩者得到局部****估計(jì)所用的量測(cè)信息相同，且局部****估計(jì)和全局信息融合的****性準(zhǔn)則相同，因此在系統(tǒng)模型準(zhǔn)確的情況下，基于h_∞濾波的局部反饋校正無重置聯(lián)邦濾波器和無重置聯(lián)邦濾波器所得到的導(dǎo)航參數(shù)的全局估計(jì)的精度應(yīng)該是相當(dāng)?shù)摹Ｈ欢�由于子系統(tǒng)的狀方

程均為采用一階近似的誤差模型，故無重置聯(lián)邦濾波器中子系統(tǒng)的狀態(tài)方程將會(huì)隨時(shí)間的推移而趨于不準(zhǔn)確，從而使得子濾波器得到的局部****估計(jì)的精度下降。同時(shí)，由于卡爾曼濾波要求系統(tǒng)噪聲和量測(cè)噪聲為白噪聲，考慮到在很多實(shí)際應(yīng)用中系統(tǒng)噪聲和量測(cè)噪聲不一定為白噪聲，或者模型建模比較困難或所建模型存在很大的誤差，此時(shí)且。濾波的魯棒性將得到充分的體現(xiàn)，因此基于h_∞濾波的部反饋校正無重置聯(lián)邦濾波器在保證系統(tǒng)的容錯(cuò)性能的同時(shí)具有更高的精度和魯棒性。