【摘要】：在對Kalman濾波在星載GPS低軌衛(wèi)星定軌的研究中,由于系統(tǒng)和觀測方程均為非線性,在線性化過程中引入線性化誤差造成濾波發(fā)散現(xiàn)象,以及由于截斷誤差使得定軌精度差的問題,因此將平方根UKF方法應(yīng)用于天基GPS低軌衛(wèi)星定軌中,為提高定軌精度、速度及定軌穩(wěn)定性。利用UT變換良好的期望及方差傳遞特性,無須對系統(tǒng)方程及觀測方程進(jìn)行線性化,避免了傳統(tǒng)的EKF算法由于線性化引入的誤差,同時平方根濾波方法有效地克服了協(xié)方差陣非正定問題。仿真結(jié)果表明,在相同條件下比EKF有效地抑制了濾波發(fā)散,且提高了定軌精度。
【圖文】：

5　仿真結(jié)果及分析在給定相同的初始條件下,分別采用EKF及SR_UKF對用戶衛(wèi)星進(jìn)行定位、定速,其結(jié)果分別如圖2~圖4所示。圖2　EKF與SR_UKF定軌三維位置、速度誤差圖2中左邊一列白色部分為SR_UKF三維位置誤差、右邊一列白色部分為SR_UKF速度誤差,對應(yīng)的黑色部分分別為EKF三維位置、速度誤差。其中三維位置誤差標(biāo)準(zhǔn)差分別為:EKF算法結(jié)果:X軸: 62·10m　Y軸: 97·14m　Z軸: 100·62mSR_UKF算法結(jié)果:X軸: 47·84m　Y軸: 49·15m　Z軸: 48·56m三維速度誤差標(biāo)準(zhǔn)差分別為:EKF算法結(jié)果:X軸: 0·21m /s　Y軸: 0·20m /s　Z軸: 0·20 m /sSR_UKF算法結(jié)果:X軸: 0·19 m /s　Y軸: 0·18 m /s　Z軸: 0·15 m /s圖3、圖4中內(nèi)部白色部分分別為SR_UKF徑向位置、速度定軌誤差,外部黑色部分為EKF徑向位置、速度定軌誤圖4　EKF SR_UKF定軌徑向速度誤差對照圖差。其徑向位置、速度誤差標(biāo)準(zhǔn)差具體數(shù)據(jù)見表2。表2　低軌衛(wèi)星EKF、SR_UKF定軌結(jié)果濾波算法誤差標(biāo)準(zhǔn)差(m)標(biāo)準(zhǔn)差(m /s)EKF 130·03 0·17SR_UKF 49·06 0·15　　從表2中的定軌結(jié)果數(shù)據(jù)及圖2中三維位置、速度誤差均方差數(shù)據(jù)可以看出,采用本文中的算法,徑向位置定軌誤差均方差的位置精度提高了一個數(shù)量級;徑向速度誤差均方差的徑向速度精度也有所提高。在三維位置及速度對照中也可以看出在三軸方向上,位置及速度誤差均方差采用本文中所用算法得到的結(jié)果均比EKF算法精度高。6　結(jié)論通過仿真驗證,證明了應(yīng)用本算法對非線性系統(tǒng)不需要進(jìn)行線性化,避免了線性化誤差對定軌精度的影響

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2579648