摘    要：在配备了捷联惯导、cps、北斗、计程仪和罗兰c等多个导航设备的综合船桥导航系统中，针对常规的无重置联邦滤波器长时间导航会引起导航精度降低和滤波器发散的问题，以厦实际应用中卡尔曼滤波对系统噪声和量测噪声统计特性要求的局限性，采用了局部反馈校正的无重置联邦滤波结构，设计了基于日。滤波的局部反馈校正无重置联邦滤波器，并将其应用于综合船桥多源导航信息融合系统中。仿真分析表明，基于h。滤波的局部反馈校正无重置联邦滤波器对航向角和位置的估计精度都高于常规的无重置联邦滤波器，具有更好的实际应用价值。

关键词：综合船桥；h；滤波；信息融合；联邦滤波

中图分类号：tp 273    文献标识码；a

    当前船舶导航系统已经从单纯提供导航数据发展到通过网络技术与信息融合技术提供多样化的导航模式和控制功能，形成了船舶导航与驾控功能一体化的综合船桥系统。

    目前各种导航定位设备与技术的发展已基本趋于稳定，很难大幅度地提高某种单一导航定位设备的精度。而采用多传感器信息融合技术取长补短综合发挥各种导航设备特点，可提高导航系统的整体精度和可靠性，效果十分明显。

    目前广泛采用集中卡尔曼滤波器或基于卡尔曼滤波的联邦滤波器来进行信息的融合处理，前者存在着实时性和容错性差的问题，后者为了保证良好的容错性能而不对各子系统进行校正从而损失了系统的精度。本文采用局部反馈校正无重置联邦滤波器结构，同时将h_∞滤波应用于其中，构成基于h_∞滤波的局部反馈校正无重置联邦滤波器，该滤波器保持了系统容错性，同时具有更高的精度和更好的鲁棒性。

2基于h_∞滤波的局部反馈校正无重置联邦滤波器结构

  捷联惯导系统( sins)较高的性价比，可作为船舶的基本导航系统；同时配备cps、北斗(bd)、多普勒计程仪( dvs)和罗兰c(loran c)等导航仪器作为辅助导航系统，构成滴足航行要求的高性价比船舶导航系统。

    捷联惯导系统( sins) 可以看作是由捷联惯性测量组件(imu)和导航解算单元(nc)构成的。基于h_∞滤波的局部反馈校正无重置联邦滤波器将h_∞与nc视为sins的2个分立组成部分，整个滤波器中有一个捷联惯性测量组件和若干个导航解算单元，并且将捷联惯性测量单元作为公共参考系统。每一个导航子系统的输出分别与一个导航解算单元相应的输出一起构成子滤波器的量测，每个子滤波器的h_∞滤波运算独立地并行运行，并且每个子滤波器都采用反馈校正方式对各自导航解算单元的误差进行修正。各个分立的经过反馈校正的导航解算单元输出的导航参数是局部****的，将这些局部****的导航参数输入到主滤波器中，通过主滤波器得到导航参数的全局估计。滤波器结构，如图1所示。

      

      基于h_∞滤波的局部反馈校正无重置联邦滤波器是通过对导航参数向量的局部****估计进行信息融合，从而直接得到导航参数向量的全周估计。它与carlson提出的无重置联邦滤波器在获得导航参数的全局估计途径上有所差异，但两者都是在得到局部****估计的条件下通过****加权最小二乘估计来得到全局估计。由于两者得到局部****估计所用的量测信息相同，且局部****估计和全局信息融合的****性准则相同，因此在系统模型准确的情况下，基于h_∞滤波的局部反馈校正无重置联邦滤波器和无重置联邦滤波器所得到的导航参数的全局估计的精度应该是相当的。然而由于子系统的状方

程均为采用一阶近似的误差模型，故无重置联邦滤波器中子系统的状态方程将会随时间的推移而趋于不准确，从而使得子滤波器得到的局部****估计的精度下降。同时，由于卡尔曼滤波要求系统噪声和量测噪声为白噪声，考虑到在很多实际应用中系统噪声和量测噪声不一定为白噪声，或者模型建模比较困难或所建模型存在很大的误差，此时且。滤波的鲁棒性将得到充分的体现，因此基于h_∞滤波的部反馈校正无重置联邦滤波器在保证系统的容错性能的同时具有更高的精度和鲁棒性。