抗SA影响的卡尔曼滤波技术

运用现代时间序列分析方法对ＳＡ定位误差模型进行建模研究，并由此提出抗ＳＡ影响的卡尔曼滤波模型。     

基于卡尔曼滤波重建的GPS点位修正

由于单点定位的结果受卫星星历误差、卫星钟误差以及卫星信号传播过程中大气延迟误差的影响较为显著,因此解算出的定位结果在真值附近上下浮动。文中采用ARMA模型建立卡尔曼滤波的观测方程和状态方程,并对定位结果进行滤波;采用一次滤波后的坐标值作为初值,建立ARMA模型并二次滤波。实验表明,滤波有效防止了定位结果偏差过大情况的发生,使滤波收敛值与准确值最大偏差不超过3cm,表明采用一次滤波后的坐标值建立的模型更为合理,从而为单点定位结果的时间序列模型的建立提供一种新方法。     

多模型卡尔曼滤波在地磁场航海测量中的应用

由于卡尔曼滤波对模型精度有很强的依赖性,因此实际的地磁场测量系统中,宜采用多模型自适应卡尔曼滤波,以提高状态估计的准确度。针对并行子滤波器间的数据融合问题,提出了"距离"意义下的数据融合新算法,应用结果表明算法具有实用性。探讨了通过检验并行子滤波器状态估计一致性的模型误差识别方法,并将其应用于监测地磁场测量系统中船舶磁化参数的变化。     

顾及模型误差的卡尔曼滤波相位解缠

本文提出一种顾及模型误差的卡尔曼滤波相位解缠算法,该算法在卡尔曼滤波的状态空间模型中引入一与误差因素有关的控制变量,对相位误差进行补偿,通过在解缠过程中将卡尔曼滤波增益限制在一定范围内,把误差阻遏在相当小的区域,最后对解缠相位进行卡尔曼滤波平滑操作,减少了误差的传播.分别采用仿真数据和真实InSAR数据进行实验,并与原卡尔曼滤波相位解缠结果进行对比分析,验证了本文方法的有效性.     

卡尔曼滤波在利用GPS对GEO星定轨中的应用

地球静止轨道卫星由于其独特的轨道特性而在通信等方面有着广泛重要的应用,利用GPS对GEO（同步地球轨道）星定轨是GPS应用的一个较新的研究方向,研究表明,某时刻GPS星对于GEO星的可用数为从0到4颗。本文考虑了卡尔曼滤波在利用GPS对GEO星定轨中的应用,并且讨论了利用GPS来提高在现有地面测控站的测控方式所达到的定轨精度,本文在研究对其它种类的用户星（如LEO星、HEO星）也有借鉴作用。     

利用GPS/陀螺组合测姿的矩阵卡尔曼滤波算法

采用方向余弦矩阵描述姿态,构建了GPS/陀螺组合姿态确定系统模型;提出了一种矩阵卡尔曼滤波算法。以方向余弦矩阵表示的系统方程有以下特点:观测方程为线性方程,避免了线性化误差;姿态参数存在冗余问题。为此,给出了一种基于拉格朗日乘子的正交化方法,对滤波算法得到的方向余弦矩阵的浮点解进行固定。仿真结果验证了方法的可行性和有效性。     

修正扩维无迹卡尔曼滤波算法研究

在脉冲星导航中,角位置误差是主要的误差源之一。因此本文基于X射线脉冲星导航,提出了一种修正扩维无迹卡尔曼滤波(MASUKF)算法进行角位置误差的改进。MASUKF算法在原扩维无迹卡尔曼滤波(ASUKF)算法的基础上加入了Roamer延迟的高阶项,并将其作为误差项,将修改后的误差项代入状态方程与量测方程中,即可进行仿真分析。在仿真中,首先将ASUKF算法与UKF算法进行对比仿真模拟试验,结果显示ASUKF算法能显著地提高约45 m的定位精度,在X、Y、Z 3方向的速度误差估计精度约提高了20%;然后比较ASUKF与MASUKF算法,结果显示MASUKF算法较ASUKF算法的速度误差与位置误差的估计精度均提高2%以上。     

基于均方误差最小的卡尔曼滤波实用算法

卡尔曼滤波在各种动态数据处理中应用广泛,为了使滤波结果更加接近实际情况,在经典卡尔曼滤波的基础上,提出均方误差作为评价标准的卡尔曼滤波实用算法。通过经典卡尔曼滤波和该算法对数据处理结果的分析,表明该算法的滤波结果更加有效。     

基于抗差卡尔曼滤波的GM(1,1)模型在变形预计中的应用

针对传统灰色模型建模过程中易受观测数据随机噪声干扰的影响,利用抗差卡尔曼滤波理论能够有效地估计含有噪声的观测值的优点,构建了基于抗差卡尔曼滤波的GM(1,1)模型。结合实例,验证了该模型在一定程度上可以提高变形监测预测精度,更好地反映观测对象的变形趋势。     

有色噪声作用下的抗差卡尔曼滤波

根据用GPS载波相位三差观测量进行动态定位或精密导航的需求,推导了动态噪声、观测噪声为有色噪声的抗差卡尔曼滤波公式。白噪声的抗差卡尔曼滤波是有色噪声的抗差卡尔曼滤波的特例,有色噪声的抗差卡尔曼滤波为白噪声的抗差卡尔曼滤波的推广。     

Kalman滤波模型误差的修复

基于预测残差分析和滤波误差估计,提出了一种新的Kalman滤波模型误差的修正方法。该方法在预测残差分析的基础上,利用观测模型误差和动力学模型误差的相互影响,基于滤波误差估计,从修正观测模型入手,有效地消除了以往历元所有观测模型误差和动力学模型误差对当前历元滤波值的影响。GPS动态导航模拟实验表明,该方法不仅有效地消除了整个Kalman滤波模型误差的影响,而且结果比较理想。     

Adaptive Kalman Filtering for INS/GPS

After reviewing the two main approaches of adaptive Kalman filtering, namely, innovation-based adaptive estimation (IAE) and multiple-model-based adaptive estimation (MMAE), the detailed development of an innovation-based adaptive Kalman filter for an integrated inertial navigation system/global positioning system (INS/GPS) is given. The developed adaptive Kalman filter is based on the maximum likelihood criterion for the proper choice of the filter weight and hence the filter gain factors. Results from two kinematic field tests in which the INS/GPS was compared to highly precise reference data are presented. Results show that the adaptive Kalman filter outperforms the conventional Kalman filter by tuning either the system noise variance–covariance (V–C) matrix `Q' or the update measurement noise V–C matrix `R' or both of them. Received: 14 September 1998 / Accepted: 21 December 1998     

基于小波分析的Kalman滤波动态变形模型研究

对GPS动态形变测量信号的性质进行了分析,采用小波分析对GPS动态变形数据滤波、变形特征提取和不同变形频率分离。与Kalman滤波方法相结合,首次提出基于小波分析的Kalman滤波动态变形分析模型,研究其参数设计和算法,并用MATLAB与C语言在微机上编程实现。对比大坝实测数据的处理结果可知,通过对原始观测值进行小波分析与Kalman滤波的联合处理,能克服只使用单一方法进行GPS数据噪声处理的不足。     

卡尔曼滤波与H∞滤波在INS／GPS组合导航中的应用

组合导航利用惯性导航（INS）和全球定位系统（GPS）较强的非相似性和互补性,将两者组合,可以取长补短,充分发挥各自的优点,提高导航系统性能。利用卡尔曼滤波能够有效提高其精度,但卡尔曼滤波的应用要求函数模型和随机模型已知,符合实际,这在实际应用中是很难保证的,一般都是通过经验信息确定。H滤波则具有很强的鲁棒性,抗干扰性强。通过仿真数据处理,结果表明：H滤波比卡尔曼滤波在噪声特性未知时更适用,精度更高。     

GPS动态定位自适应卡尔曼滤波算法研究

Sage-Husa滤波和强跟踪滤波是2种常规的自适应卡尔曼滤波,有各自的优缺点.综合2种滤波的特点,给出一种抗粗差的修正算法,实验效果比较好,能有效抑制少部分粗差带来的影响,计算结果表明效果比较理想.     

GPS动态相对定位的自适应Kalman滤波算法

GPS动态数据处理中广泛应用卡尔曼滤波,经典Kalman滤波认为预报误差是白噪声,服从零均值的正态分布,并利用动态噪声协方差矩阵来控制它对当前信息的影响,但实际测量定位中难以保证观测对象的规则运动,因而容易出现模型误差。针对GPS动态定位的这一问题,探讨了在实际应用中存在模型误差时的卡尔曼滤波,介绍了一种自适应Kalman滤波算法,该法顾及了载体机动加速及接收机发生周跳时的影响,减少了滤波发散的机会。     

一种利用增广参数Kalman滤波的GPS多路径效应处理方法

提出了一种基于增广参数Kalman滤波的多路径效应系统误差估计方法,将系统误差作为状态参数,并对其建立一阶AR模型,同时利用多路径重复性特性,更新多路径误差改正模型,在一定程度上解决了固定多路径误差模型随着时间推移重复性减小而有效性降低的问题,并利用16d实测数据例证了本方法具有一定的可行性和有效性。     

基于方差分量估计原理的自适应卡尔曼滤波及其应用

简单介绍了GPS伪距动态定位的卡尔曼滤波模型的建立，针对传统卡尔曼滤波中动态噪声不准或不容易确定以及因动态目标机动而导致滤波发散的现象，提出了一种根据方差分量估计原理，利用预报残差计算模型的动态噪声方差分量的自适应滤波算法，当利用预报残差进行计算时，这一方面增加的计算量不大，能有效地克服由上述原因而导致的滤波不稳定现象，适用于GPS动态定位数据的实时处理。     

Kalman滤波异常误差检测

为检测动态导航观测异常和动态模型异常误差，本文利用状态方程预测残差二次型构造了整体误差检验法，即观测误差和动力学模型误差整体检验法；讨论了三种观测异常检测法，即以模型为基准的观测异常检验，以当前历元可靠观测为基准的异常检验，以状态Kalman滤波估值为基础的观测异常检验；分析了三种动力模型异常检测法，即状态不符值检验法，以状态参数Kalman滤波估值为基础的动力模型误差检验法，以可靠观测为基础的动力模型误差整体检验法。并对这几种异常检测法进行了简单分析。     

高精度星载GPS实时定轨卡尔曼滤波模型

在动力学模型补偿算法的基础上,推导了星载GPS实时定轨的卡尔曼滤波模型。以此为理论基础,自主研制了星载GPS实时定轨软件SATODS。使用CHAMP卫星上的星载GPS实测伪距数据以及GPS卫星广播星历来模拟实时定轨数据处理,并将实时定轨结果与JPL精密轨道进行比较分析。结果表明,在滤波收敛后,实时定轨的轨道精度和速度精度的3dRMS分别可达到1.0m和1.2mm/s,受观测数据的GPS卫星数、PDOP值、粗差数据和数据中断等因素的影响较小。