引入滑模观测器的GPS/INS组合导航滤波方法

作者：杨菊花; 李文元^*; 陈光武; 张琳婧; 程鉴皓

来源：仪器仪表学报, 2019, 40(09): 78-86.

DOI：10.19650/j.cnki.cjsi.J1905125

• GPS/INS
• 扩展卡尔曼滤波
• 滑模观测器
• 误差发散

由低成本器件组成的卫星/惯性(GPS/INS)组合导航系统中,存在较大的非线性与不确定性,为改善这一问题,本文提出一种引入滑模观测器(SMO)的滤波方法。首先,该方法建立了组合导航系统模型,介绍了扩展卡尔曼滤波(EKF)计算过程并分析存在的不足。然后,介绍了滑模观测器的基本原理,根据系统构建观测器。最后,说明了引入滑模观测器的EKF组合导航算法实现流程,滑模观测器将模型误差、状态估计以及均值方差融入EKF算法,修正系统输出。通过轨迹仿真实验与车载实验验证了所提方法优于传统EKF算法,具有更高的滤波精度。在车载实验中,卫星信号失锁15 s情况下,与EKF方法相比,所提方法的东向位置误差降低了53%,北向位置误差降低了37%,证明该方法能够有效抑制GPS/INS组合导航误差发散,为以后工程实践提供一定的参考价值。

• 单位
  兰州交通大学; 交通运输学院