Robust navigation using GPS and INS: Comparing the Kalman Estimator and the Particle Estimator

Författare:

  • Boberg Bengt
  • Wirkander Sven-Lennart

Publiceringsdatum: 2002-01-01

Rapportnummer: FOI-R--0460--SE

Sidor: 63

Skriven på: Engelska

Nyckelord:

  • partikelestimator
  • partikelfilter
  • navigeringsekvationer
  • GNSS
  • GPS
  • störning
  • tröghetsnavigering
  • particle estimator
  • particle filter
  • navigation equations
  • jamming
  • inertial navigation
  • Systemteknik

Sammanfattning

Störfasthet är en kritisk egenskap hos sådana navigeringssystem som utnyttjar satellitnavigering (GNSS). Den kan åstadkommas på olika sätt, t ex genom elektrisk styrning av antennerna eller genom att komplettera GNSS med ett icke störningskänsligt sensorsystem. För att undersöka den senare av dessa metoder har en jämförelse gjorts mellan en förhållandevis ny typ av tillståndsestimator, den s k partikelestimatorn (PE), och Kalmanestimatorn (KE), då båda appliceras på problemet att optimalt kombinera information från ett GNSS och ett tröghetsnavigeringssystem (INS). Föreliggande rapport innehåller en detaljerad beskrivning av denna jämförelse. Jämförelsen mellan de två estimatorerna avser väsentligen deras robusthet mot olika slags icke-modellerade störningar hos de tre accelerationsmätningarna. Dessa fel består av kombinationer av vitt brus och bias. KE använder en underliggande kontinuerlig, lineariserad felmodell. Dess uppgift är att estimera INS-felen genom att använda skillnaden mellan externa hastighets- och positionsmätningar och de hastigheter och positioner som INS räknar fram. Eftersom PE inte kräver linjära systemekvationer, använder den en olinjär diskret modell med fulla tillstånd samt samma externa mätningar som KE.english.