卡爾曼濾波與組合導(dǎo)航原理

內(nèi)容概要

　　《高等學(xué)校教材：卡爾曼濾波與組合導(dǎo)航原理（第2版）》是《卡爾曼濾波與組合導(dǎo)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(guān)卡爾曼濾波的新理論和新方法，容錯(cuò)組合導(dǎo)航設(shè)計(jì)理論和方法，另外還有作者的部分科研成果。內(nèi)容安排上力求循序漸進(jìn)，由淺入深，確保知識(shí)連貫。為便于讀者理解概念內(nèi)涵，公式和定理一般都附有詳細(xì)推導(dǎo)和證明?！陡叩葘W(xué)校教材：卡爾曼濾波與組合導(dǎo)航原理（第2版）》是高等學(xué)校控制、導(dǎo)航專業(yè)研究生通用教科書，也可作為相關(guān)專業(yè)高年級(jí)學(xué)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(yīng)用 1.3組合導(dǎo)航簡(jiǎn)介 第二章幾種最優(yōu)估計(jì)和卡爾曼濾波基本方程 2.1幾種最優(yōu)估計(jì) 2.2離散型卡爾曼濾波 2.3連續(xù)型卡爾曼濾波 習(xí)題 第三章卡爾曼濾波中的技術(shù)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(yīng)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(xí)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(dǎo)系統(tǒng)的濾波穩(wěn)定判別條件 習(xí)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(jì)直接反饋控制 5.5連續(xù)系統(tǒng)的估計(jì)直接反饋控制 習(xí)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(xí)題 第七章容錯(cuò)組合導(dǎo)航的設(shè)計(jì)理論 7.1概述 7.2聯(lián)邦濾波器算法原理 7.3系統(tǒng)級(jí)故障檢測(cè)與隔離的原理與方法 7.4慣性器件的故障檢測(cè)與隔離原理 7.5故障的統(tǒng)計(jì)檢測(cè)原理與風(fēng)險(xiǎn)分析 第八章卡爾曼濾波理論在組合導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用 8.1概述 8.2組合導(dǎo)航系統(tǒng)的設(shè)計(jì)模式 8.3組合導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計(jì)中一些常用導(dǎo)航子系統(tǒng)的誤差模型 8.4慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的誤差模型 8.5卡爾曼濾波理論在慣導(dǎo)系統(tǒng)初始對(duì)準(zhǔn)中的應(yīng)用 8.6應(yīng)用基本濾波理論設(shè)計(jì)組合導(dǎo)航系統(tǒng) 8.7應(yīng)用聯(lián)邦濾波理論設(shè)計(jì)容錯(cuò)組合導(dǎo)航系統(tǒng) 附錄 參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁(yè)：   插圖：   這種結(jié)構(gòu)的子濾波器的故障檢測(cè)和隔離（FDI）能力很差。這是因?yàn)樽訛V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(qiáng)，它還有對(duì)INS故障的強(qiáng)的FDI能力。這種結(jié)構(gòu)故障恢復(fù)（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(shí)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(jì)作用，它們的解不具有“長(zhǎng)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(jìn)行故障恢復(fù)。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(shí)間后才能從故障中恢復(fù)。 第2類結(jié)構(gòu)（βm=βi=1／（N+1），有重置） 這種結(jié)構(gòu)的子濾波器的FDI能力較好。主濾波器的FDI能力中等。在一個(gè)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(jié)構(gòu)以及集中濾波器相同。 第3類結(jié)構(gòu)（βm=0，βi=1／N，有重置） 容錯(cuò)性能基本上與第2種結(jié)構(gòu)一樣。但βm=0，主濾波器FDI能力差。 第4類結(jié)構(gòu)（βM=0，βi=1／N，無重置） 由于無重置，各子濾波器不會(huì)互相影響，因此這種結(jié)構(gòu)的容錯(cuò)性能最好。 第5類結(jié)構(gòu)（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(qiáng)，但FR能力差（因?yàn)橐匦鲁跏蓟?第6類結(jié)構(gòu)（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(jì)和協(xié)方差陣去反饋重置子濾波器，那么就不會(huì)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(cuò)性能卻大大提高了。 7.3 系統(tǒng)級(jí)故障檢測(cè)與隔離的原理與方法 組合導(dǎo)航系統(tǒng)的容錯(cuò)設(shè)計(jì)是提高組合導(dǎo)航系統(tǒng)任務(wù)可靠性的重要途徑。容錯(cuò)設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)是從系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)上來提高其可靠性，而不是去提高每一個(gè)元部件的基本可靠性。容錯(cuò)設(shè)計(jì)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(yùn)行狀態(tài)，實(shí)時(shí)地檢測(cè)并隔離故障部件，進(jìn)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(gòu)），從而使整個(gè)系統(tǒng)在內(nèi)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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