卡爾曼濾波與組合導航原理

內容概要

　　《高等學校教材：卡爾曼濾波與組合導航原理（第2版）》是《卡爾曼濾波與組合導航原理》的第2版。書中著重闡述了卡爾曼濾波基本理論，以及近十年發(fā)展起來的有關卡爾曼濾波的新理論和新方法，容錯組合導航設計理論和方法，另外還有作者的部分科研成果。內容安排上力求循序漸進，由淺入深，確保知識連貫。為便于讀者理解概念內涵，公式和定理一般都附有詳細推導和證明?！陡叩葘W校教材：卡爾曼濾波與組合導航原理（第2版）》是高等學校控制、導航專業(yè)研究生通用教科書，也可作為相關專業(yè)高年級學生及研究工作者的參考書。

書籍目錄

第一章緒論 1.1卡爾曼濾波所要解決的問題 1.2卡爾曼濾波理論的發(fā)展和工程應用 1.3組合導航簡介 第二章幾種最優(yōu)估計和卡爾曼濾波基本方程 2.1幾種最優(yōu)估計 2.2離散型卡爾曼濾波 2.3連續(xù)型卡爾曼濾波 習題 第三章卡爾曼濾波中的技術處理 3.1有色噪聲的白化 3.2有色噪聲條件下的卡爾曼濾波 3.3序貫處理 3.4信息濾波 3.5卡爾曼濾波發(fā)散的抑制 3.6平方根濾波 3.7UDUT分解濾波 3.8自適應濾波 3.9次優(yōu)濾波 3.10卡爾曼濾波誤差分析 3.11H∞濾波 習題 第四章卡爾曼濾波穩(wěn)定性介紹 4.1穩(wěn)定性定義 4.2判別卡爾曼濾波穩(wěn)定的充分條件 4.3適用于慣導系統(tǒng)的濾波穩(wěn)定判別條件 習題 第五章濾波系統(tǒng)的校正 5.1概述 5.2離散系統(tǒng)的分離定理 5.3連續(xù)系統(tǒng)的分離定理 5.4離散系統(tǒng)的估計直接反饋控制 5.5連續(xù)系統(tǒng)的估計直接反饋控制 習題 第六章卡爾曼濾波的推廣 6.1最優(yōu)線性平滑 6.2非線性系統(tǒng)濾波之一：EKF 6.3非線性系統(tǒng)濾波之二：UKF 6.4非線性系統(tǒng)濾波之三：粒子濾波 習題 第七章容錯組合導航的設計理論 7.1概述 7.2聯(lián)邦濾波器算法原理 7.3系統(tǒng)級故障檢測與隔離的原理與方法 7.4慣性器件的故障檢測與隔離原理 7.5故障的統(tǒng)計檢測原理與風險分析 第八章卡爾曼濾波理論在組合導航系統(tǒng)設計中的應用 8.1概述 8.2組合導航系統(tǒng)的設計模式 8.3組合導航系統(tǒng)設計中一些常用導航子系統(tǒng)的誤差模型 8.4慣性導航系統(tǒng)的誤差模型 8.5卡爾曼濾波理論在慣導系統(tǒng)初始對準中的應用 8.6應用基本濾波理論設計組合導航系統(tǒng) 8.7應用聯(lián)邦濾波理論設計容錯組合導航系統(tǒng) 附錄 參考文獻

章節(jié)摘錄

版權頁：   插圖：   這種結構的子濾波器的故障檢測和隔離（FDI）能力很差。這是因為子濾波器狀態(tài)信息分配為零，協(xié)方差趨于無窮。而主濾波器擁有未發(fā)生故障前的全部信息，因此FDI能力強，它還有對INS故障的強的FDI能力。這種結構故障恢復（FR）能力中等，在有故障子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)被主濾波器使用后，全局解將受到污染。雖然這時其他正常的子濾波器未被污染，但它們卻只起最小二乘估計作用，它們的解不具有“長記憶”特性，不能外推使用。因此，不能用它們來使主濾波器迅速地進行故障恢復。主濾波器在故障子系統(tǒng)隔離后必須重新初始化，經(jīng)過一段過渡時間后才能從故障中恢復。 第2類結構（βm=βi=1／（N+1），有重置） 這種結構的子濾波器的FDI能力較好。主濾波器的FDI能力中等。在一個子系統(tǒng)發(fā)生故障后，主濾波器將受到它的污染，再通過重置使其他子濾波器污染，故在故障子系統(tǒng)被隔離后，主子濾波器都要重新初始化，F(xiàn)R能力與第1種結構以及集中濾波器相同。 第3類結構（βm=0，βi=1／N，有重置） 容錯性能基本上與第2種結構一樣。但βm=0，主濾波器FDI能力差。 第4類結構（βM=0，βi=1／N，無重置） 由于無重置，各子濾波器不會互相影響，因此這種結構的容錯性能最好。 第5類結構（βm=1，βi=0，有重置） 子濾波器的FDI能力差。主濾波器的FDI能力強，但FR能力差（因為要重新初始化）。 第6類結構（βm=βi=0.5，有重置） 主、子濾波器的FDI能力中等。同樣，主濾波器的FR能力差。 總之，如果不將融合后的全局狀態(tài)估計和協(xié)方差陣去反饋重置子濾波器，那么就不會產(chǎn)生子濾波器的交叉污染，子濾波器的精度雖下降，但聯(lián)邦濾波器的容錯性能卻大大提高了。 7.3 系統(tǒng)級故障檢測與隔離的原理與方法 組合導航系統(tǒng)的容錯設計是提高組合導航系統(tǒng)任務可靠性的重要途徑。容錯設計的出發(fā)點是從系統(tǒng)的整體設計上來提高其可靠性，而不是去提高每一個元部件的基本可靠性。容錯設計的主要方法是使系統(tǒng)具有自監(jiān)控的功能，通過監(jiān)控系統(tǒng)的運行狀態(tài)，實時地檢測并隔離故障部件，進而采取必要措施，切換掉故障部件，將正常的部件重新組成起來（系統(tǒng)重構），從而使整個系統(tǒng)在內部有故障的情況下仍能正常工作或降低性能安全地工作。

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