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申请/专利权人：中国矿业大学

摘要：本发明提供一种基于平滑变结构滤波、利用磁力计和加速度计提供的姿态角差观测量来增强系统模型的可观测性，同时将平滑变结构滤波运用其中以提高状态变量的鲁棒性的GNSSSINS磁力计的组合方法，包括步骤：步骤一，在SINS系统中挑选合适的状态变量。步骤二，建立组合导航系统的状态方程。步骤三，建立组合导航系统的量测方程。步骤四，构建系统模型的可观测性矩阵，对系统模型进行可观测性分析；根据分析结果，评价基于GNSSSINS磁力计的组合系统是否具备完全可观测性；若是，则进行平滑变结构滤波的应用；若否，则重复步骤一到四，重新挑选状态变量和相应的观测量，设计新的状态方程和量测方程，直至系统为完全可观系统；步骤五，平滑变结构滤波的应用。

主权项：1.一种基于平滑变结构滤波的GNSSSINS磁力计组合方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，在SINS系统中挑选状态变量，包括SINS系统的速度误差[δVEδVNδVU]、位置误差[δLδλδh]、姿态角误差[φEφNφU]；组成的状态向量为X＝[δVEδVNδVUφEφNφUδLδVδh]；步骤二，建立GNSSSINS磁力计三者的组合导航系统状态方程其中，F为状态转移矩阵，G为系统噪声分配矩阵，W为系统噪声向量；步骤三：将加速度计偏置和陀螺漂移ε从基本状态变量中删去，用等效白噪声取代，作为状态方程中的新增系统噪声；步骤四，建立GNSSSINS磁力计三者的组合导航系统量测方程Z＝HX+V；步骤五，构建系统模型的可观测性矩阵，对系统模型进行可观测性分析；根据分析结果，评价基于GNSSSINS磁力计的组合系统是否具备完全可观测性；若是，则进行平滑变结构滤波的应用；若否，则重复步骤一到四，重新挑选状态变量和相应的观测量，设计新的状态方程和量测方程，直至系统为完全可观系统；步骤六，平滑变结构滤波的应用；所述步骤六中所要运用的平滑变结构滤波基本公式为：重写组合系统状态方程和量测方程： Z9×1＝H9×9X9×1+V9×1对上面两式运用平滑变结构滤波公式：状态预测方程为： 误差协方差预测方程为： 新息方程为： k-1时刻的后验量测估计为： SVSF增益公式为： 后验状态更新： 后验误差协方差为： 在SVSF增益公式中，为Hk的广义逆；γ为收敛速度因子，0γ1；||为绝对值符号；*为矩阵点乘；为Ψ-1的对角化，具体为： sat为饱和函数，具体形式为： 的展开形式为： 上式中Ψ为平滑边界层，令则Ψ的取值为：

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百度查询： 中国矿业大学 一种基于平滑变结构滤波的GNSS/SINS/磁力计的组合方法