摘    要：在配備了捷聯慣導、cps、北斗、計程儀和羅蘭c等多個導航設備的綜合船橋導航系統中，針對常規的無重置聯邦濾波器長時間導航會引起導航精度降低和濾波器發散的問題，以廈實際應用中卡爾曼濾波對系統噪聲和量測噪聲統計特性要求的局限性，采用了局部反饋校正的無重置聯邦濾波結構，設計了基于日。濾波的局部反饋校正無重置聯邦濾波器，并將其應用于綜合船橋多源導航信息融合系統中。仿真分析表明，基于h。濾波的局部反饋校正無重置聯邦濾波器對航向角和位置的估計精度都高于常規的無重置聯邦濾波器，具有更好的實際應用價值。

關鍵詞：綜合船橋；h；濾波；信息融合；聯邦濾波

中圖分類號：tp 273    文獻標識碼；a

    當前船舶導航系統已經從單純提供導航數據發展到通過網絡技術與信息融合技術提供多樣化的導航模式和控制功能，形成了船舶導航與駕控功能一體化的綜合船橋系統。

    目前各種導航定位設備與技術的發展已基本趨于穩定，很難大幅度地提高某種單一導航定位設備的精度。而采用多傳感器信息融合技術取長補短綜合發揮各種導航設備特點，可提高導航系統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邦濾波器來進行信息的融合處理，前者存在著實時性和容錯性差的問題，后者為了保證良好的容錯性能而不對各子系統進行校正從而損失了系統的精度。本文采用局部反饋校正無重置聯邦濾波器結構，同時將h_∞濾波應用于其中，構成基于h_∞濾波的局部反饋校正無重置聯邦濾波器，該濾波器保持了系統容錯性，同時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邦濾波器結構

  捷聯慣導系統( sins)較高的性價比，可作為船舶的基本導航系統；同時配備cps、北斗(bd)、多普勒計程儀( dvs)和羅蘭c(loran c)等導航儀器作為輔助導航系統，構成滴足航行要求的高性價比船舶導航系統。

    捷聯慣導系統( sins) 可以看作是由捷聯慣性測量組件(imu)和導航解算單元(nc)構成的。基于h_∞濾波的局部反饋校正無重置聯邦濾波器將h_∞與nc視為sins的2個分立組成部分，整個濾波器中有一個捷聯慣性測量組件和若干個導航解算單元，并且將捷聯慣性測量單元作為公共參考系統。每一個導航子系統的輸出分別與一個導航解算單元相應的輸出一起構成子濾波器的量測，每個子濾波器的h_∞濾波運算獨立地并行運行，并且每個子濾波器都采用反饋校正方式對各自導航解算單元的誤差進行修正。各個分立的經過反饋校正的導航解算單元輸出的導航參數是局部****的，將這些局部****的導航參數輸入到主濾波器中，通過主濾波器得到導航參數的全局估計。濾波器結構，如圖1所示。

      

      基于h_∞濾波的局部反饋校正無重置聯邦濾波器是通過對導航參數向量的局部****估計進行信息融合，從而直接得到導航參數向量的全周估計。它與carlson提出的無重置聯邦濾波器在獲得導航參數的全局估計途徑上有所差異，但兩者都是在得到局部****估計的條件下通過****加權最小二乘估計來得到全局估計。由于兩者得到局部****估計所用的量測信息相同，且局部****估計和全局信息融合的****性準則相同，因此在系統模型準確的情況下，基于h_∞濾波的局部反饋校正無重置聯邦濾波器和無重置聯邦濾波器所得到的導航參數的全局估計的精度應該是相當的。然而由于子系統的狀方

程均為采用一階近似的誤差模型，故無重置聯邦濾波器中子系統的狀態方程將會隨時間的推移而趨于不準確，從而使得子濾波器得到的局部****估計的精度下降。同時，由于卡爾曼濾波要求系統噪聲和量測噪聲為白噪聲，考慮到在很多實際應用中系統噪聲和量測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，此時且。濾波的魯棒性將得到充分的體現，因此基于h_∞濾波的部反饋校正無重置聯邦濾波器在保證系統的容錯性能的同時具有更高的精度和魯棒性。