JPH01500714A - Distributed Kalman filter - Google Patents

Distributed Kalman filter

Info

Publication number
JPH01500714A
JPH01500714A JP50609987A JP50609987A JPH01500714A JP H01500714 A JPH01500714 A JP H01500714A JP 50609987 A JP50609987 A JP 50609987A JP 50609987 A JP50609987 A JP 50609987A JP H01500714 A JPH01500714 A JP H01500714A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sensor
processor
data
current state
error
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP50609987A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
チン,フバート
Original Assignee
グラマン エアロスペース コーポレーション
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by グラマン エアロスペース コーポレーション filed Critical グラマン エアロスペース コーポレーション
Publication of JPH01500714A publication Critical patent/JPH01500714A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/38Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system
    • G01S19/39Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system the satellite radio beacon positioning system transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/42Determining position
    • G01S19/45Determining position by combining measurements of signals from the satellite radio beacon positioning system with a supplementary measurement
    • G01S19/47Determining position by combining measurements of signals from the satellite radio beacon positioning system with a supplementary measurement the supplementary measurement being an inertial measurement, e.g. tightly coupled inertial
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H17/00Networks using digital techniques
    • H03H17/02Frequency selective networks
    • H03H17/0248Filters characterised by a particular frequency response or filtering method
    • H03H17/0255Filters based on statistics
    • H03H17/0257KALMAN filters

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。 (57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 分散型カルマンフィルタ 技 術 分 野 本発明は、データ概算方法及び装置に関し、特に分散型データ処理技術を用いた 分散型カルマンフィルタに関する。[Detailed description of the invention] Distributed Kalman filter Technical field The present invention relates to a data estimation method and apparatus, and particularly to a data estimation method and apparatus using distributed data processing technology. Regarding distributed Kalman filters.

背 景 技 術 カルマンフィルタ技術は、動的システムにおける状態パラメータを主に概算する ために開発されてきた。これらカルマンフィルタは、実時間測定が不可能な制御 システムのような多くの応用例に使用されてきt;。カルマンフィルタが重要に なる技術分野の1つは、アビオニクス(航空電子工学)である。Background technique Kalman filter technique mainly approximates state parameters in dynamic systems has been developed for. These Kalman filters are control devices that cannot be measured in real time. It has been used in many applications such as systems. Kalman filter becomes important One such field of technology is avionics.

戦術的飛行機のアビオニクスシステムにはカルマンフィルタの要求が増加してい る。この要求が航行副システムの性能に衝撃を与えている。現在、飛行機は、飛 行制御に必要の種々のノく□ ラメータを検知するために複数のジャイロスコー プ及び加速度計を持つ吊下式姿勢自首基準システム(SAHR5)のような慣性 航行システムを用いている。他のシステムは、どの位置にあっても航行信号を送 信するように6種の軌道面において1日に地球を二側する一連の18個の人工衛 星と3個の予備衛星を用いt:包括的位置システム(GPS)である。Kalman filters are increasingly required for tactical aircraft avionics systems. Ru. This requirement is impacting the performance of navigational subsystems. Currently, airplanes are flying Multiple gyroscopes to detect various parameters required for row control Inertial systems such as the Suspended Attitude and Head Reference System (SAHR5) with accelerometers and accelerometers It uses a navigation system. Other systems send navigation signals no matter where they are located. A series of 18 artificial satellites orbiting the Earth on two sides in a day in six different orbital planes. It is a Global Positioning System (GPS) using stars and three spare satellites.

これらシステムの各々が特有の利点及び欠点を持っている。Each of these systems has unique advantages and disadvantages.

慣性航行システムとGPSとを合同したシステムは最適な航行を形成することが 決定された。コックス(Cow Jr)氏の文献名「慣性航行システムを持つG PSの積分」航空学会誌の航行25巻2号1978年236〜245頁において は、著者が積分WGPS−慣性航行フィルタ構造の使用を開示している。コック ス氏は、彼のフィルタが所望速度で実行中に問題を提供する高次のカルマンアル ゴリズムを基礎としている。NAECO81984年におけるスタルザ(5ta rts)氏等のrGPs/5AHR5における共働混合J 1984年5月33 9〜348頁においては、GPS及び5AHRSシステムを合同した積分型カル マンフィルタが開示されいる。しかし、積分型カルマンフィルタを実施するt; めのモデルの記述が開示されていない。これらシステムに記載されたセンサの積 分には、標準カルマンフィルタ技術が用いられている。しかし、誤差の振舞いの 数学的記述の展開においては、カルマンフィルタ状態の寸法が顕著に増加し、シ ステムの高次のモデルに移行してしまう。更に、各見積(概算)誤差の状態に寄 与する大多数の不確定変数が莫大な計算処理の電力及びメモリを要求している。A system that combines an inertial navigation system and GPS can create optimal navigation. It has been determined. The title of the document by Mr. Cox (Cow Jr.) is “G with an inertial navigation system. "Integral of PS," Journal of the Aeronautical Society of Japan, Vol. 25, No. 2, 1978, pp. 236-245. , the authors disclose the use of an integral WGPS-inertial navigation filter structure. cock Mr. Su has a higher-order Kalman algorithm that provides problems while his filter is running at the desired speed. It is based on algorithm. Stalza at NAECO8 1984 (5ta rts) et al.'s Cooperative Mixture J in rGPs/5AHR5 May 33, 1984 On pages 9-348, we introduce an integral calculus combining GPS and 5AHRS systems. A Mann filter is disclosed. However, implementing the integral Kalman filter t; No description of the model is disclosed. Productivity of the sensors listed in these systems Standard Kalman filter techniques are used. However, the error behavior In the evolution of the mathematical description, the dimensions of the Kalman filter states increase significantly and the system It shifts to a higher-order model of the stem. Furthermore, the state of each estimation (approximate) error is The large number of uncertain variables involved requires enormous computational power and memory.

積分型航行の問題において実時間カルマンフィルタの主題に関する近代のシステ ムの文献は、大規模な状態の見積アルゴリズムを取扱う2種の研究を含んでいる 。l研究において、カルマンフィルタの次数を減少させる相当の努力がなされた 。通常、この努力は、システム状態及びフィルタ行列式を分割し、この結果数組 の低次の等式にフィルタ式を書き換えて、副次的カルマンフィルタに導入されて いる。応用において計算重要性を持つ減少1−だ状態を主張Jることは、フィル タの性能を降級させる恐れがある。Modern systems on the subject of real-time Kalman filters in integral navigation problems The community literature includes two types of studies that deal with large-scale state estimation algorithms. . Considerable effort has been made in research to reduce the order of Kalman filters. . Typically, this effort involves partitioning the system state and filter determinants, resulting in several sets of is introduced into the sub-Kalman filter by rewriting the filter formula into a lower-order equality of There is. Asserting a reduced 1-state that has computational significance in applications suggests that the filter There is a risk that the performance of the data may be degraded.

別の研究は、全副システム及びそれらの測定が相互接続された分散型カルマンフ ィルタである。この基本概念は、巨大システムを副システムに分解し、その後全 システムの目的が−iするように細分化された副システムを操作することである 。この分散フィルタは、安定であるが、状態の見積が好適でない。更に、相互接 続の強制を強いる機構がなく、大規模システムの実行可能なアルゴリズムがない 。Another study is a distributed Kalman interface in which all subsystems and their measurements are interconnected. It is a filter. The basic concept is to decompose a large system into subsystems and then The purpose of the system is to operate the subsystems subdivided so that -i . Although this dispersion filter is stable, state estimation is not suitable. Furthermore, mutual contact There is no mechanism to force connections, and there are no viable algorithms for large systems. .

発 朗 の 開 示 本発明は、少なくとも1つのセンサ装置処理器から機器誤差状態データを受信し 、センサ機器誤差データを計算するセンサ状態処理器と、前記センサ装置処理器 からシステム誤差状態データを更に受信するセンサ状態処理器と結合されて、シ ステム誤差データを計算して、このシステム誤差データをセンサ装置処理器に供 給するシステム状態処理器と、所望のシステムデータを出力し、誤差データを少 なくとも1つのセンサ装置処理器に負帰還する手段とを備えた、特定のシステム データ及び機器データを形成するために、少なくとも1つの測定機器を有するシ ステム毎に少なくとも1つのセンサ装置からの信号を処理する分散型カルマンフ ィルタを指向している。Demonstration of development The present invention receives instrument error status data from at least one sensor device processor. , a sensor state processor for calculating sensor equipment error data, and the sensor device processor. coupled to a sensor state processor that further receives system error state data from the system; Calculate the system error data and provide this system error data to the sensor device processor. A system state processor that outputs the desired system data and reduces error data. and means for providing negative feedback to at least one sensor device processor. A system with at least one measuring device for forming data and device data. Distributed Kalmanf processing signals from at least one sensor device per stem oriented towards filters.

本発明は、センサ状態処理器において、少なくとも1つのセンサ装置処理器から 機器誤差状態データを受信し、センサ機器誤差データを計算し、システム状態処 理器において、前記センサ装置処理器からシステム誤差状態データを受信して、 システム誤差データを計算し、前記システム誤差データを前記センサ装置処理器 に供給し、所望のシステムデータを出力し、誤差デ・−夕を少なくとも1つのセ /す装置処理器に負帰還する、分散データがカルマンフィルタで形成され、特定 のシステムデータ及び機器データを形成するために、少なくとも1つの測定機器 を有するシステム毎に少なくとも1つのセンサ装置からの信号を処理する分散デ ータ処理方法も提供している。The present invention provides a sensor state processor, from at least one sensor device processor. Receive equipment error status data, calculate sensor equipment error data, and perform system status processing. receiving system error status data from the sensor device processor; calculating system error data and transmitting the system error data to the sensor device processor; output the desired system data and output the error data to at least one section. Distributed data is negatively fed back to the device processor and is formed by a Kalman filter to identify at least one measuring device for forming system data and device data of a distributed device processing signals from at least one sensor device per system having It also provides data processing methods.

本発明は、分散型データ処理技術を用いた分散型カルマンフィルタ(DKF)を 指向している。本発明のDKFは、5AHR5−GPSのような積分型多重セン サシステムに特に有用である。このDKFは、改良された精度、速度及び信頼性 となるより大きい計算能力を許容する計算時間上の負荷を解決する種々の利点を 提供する。本発明のDKFは、種々の装置用のセンサシステムに偉人な利点を持 って使用できる汎用フィルタである。航行の外に、分散型カルマンフィルタは、 実時間測定を決定するに際し雑音問題が存在する全領域におけるレーダ、画像処 理、光学、TV或はどのシステムにおいてデータ処理に使用できる。DKFが用 いられる装置は、飛行機、宇宙船、水陸両用船、TV及びカメラである。これら は単に実施例であり、DKFの使用を上記引用したものに限定されない。The present invention uses a distributed Kalman filter (DKF) using distributed data processing technology. oriented. The DKF of the present invention is an integral multisensor such as 5AHR5-GPS. Particularly useful for system systems. This DKF offers improved accuracy, speed and reliability It has various advantages of allowing greater computing power and solving the burden on computing time. provide. The DKF of the present invention has great advantages in sensor systems for various devices. This is a general-purpose filter that can be used. Outside of navigation, the distributed Kalman filter is Radar, image processing in all areas where noise problems exist in determining real-time measurements. It can be used for data processing in optical, optical, TV or any system. DKF is used Possible devices include airplanes, spacecraft, amphibious ships, televisions and cameras. these are merely examples and do not limit the use of DKF to those cited above.

代表的に、センサシステムは、車両を航行させ、目標を同定し、或はカメラを合 焦させるような装置の操作に必要なデータを収集するlf1以上のセンサを含ん でいる。必要なデータは、通常槓々の状態で供給される。例えば、航行用に状態 が位置、速度及び方位からなってもよい。これらはシステム状態と呼ばれている 。更に、センサ自身の操作が種々の状態からなっている。航行において、例えば 、センサは、位置合わせ、結合及びドリフトを含む状態を持つジャイロスコープ でよい。これらは機器状態と呼ばれている。誤差は、正確な計測及びデータ収集 が雑音の影響を受けるので、常にセンサシステムに存在する。Typically, sensor systems navigate vehicles, identify targets, or coordinate cameras. Contains lf1 or higher sensors that collect the data necessary for the operation of the device, such as I'm here. The necessary data is usually supplied in bulk. For example, for navigation may consist of position, velocity, and orientation. These are called system states . Furthermore, the operation of the sensor itself consists of various states. In navigation, e.g. , the sensor is a gyroscope with states including alignment, coupling and drift That's fine. These are called device states. Errors are due to accurate measurement and data collection is always present in the sensor system because it is affected by noise.

DKFは、全状態に対して誤差を見積り、その後データ収集処理器に負帰還して 、連続的に測定の修正をなして誤差を補償している。The DKF estimates the error for all states and then provides negative feedback to the data acquisition processor. , continuous measurement corrections are made to compensate for errors.

特に、本発明のDKFは、システムの少なくとも1つから信号を処理して、特別 なシステム及び機器データを形成している。In particular, the DKF of the present invention processes signals from at least one of the systems to system and equipment data.

分散型カルマンフィルタは、少なくとも1つのセンサ装置処理器から機器誤差状 態データを受信し、センサ機器誤差データを計算するセンサ状態処理器を含んで いる。このセンサ状態処理には、センサ状態処理器からシステム状態データを受 信して、システム誤差データを計算するシステム状態処理器が結合されている。A distributed Kalman filter receives instrument error information from at least one sensor device processor. includes a sensor condition processor that receives condition data and calculates sensor instrument error data. There is. This sensor state processing involves receiving system state data from the sensor state processor. A system state processor is coupled to the system to receive and calculate system error data.

システム・状態処理器はシステム誤差データをセンサ装置処理器に供給する。ま た、DKFは、所望のシステムデータを出力I2、誤差データをセンサ装置処理 器に負帰還する手段も含んでいる。A system and condition processor provides system error data to a sensor device processor. Ma In addition, DKF outputs desired system data I2 and processes error data to the sensor device. It also includes means for providing negative feedback to the device.

分散型システムは、各処理器でなされる計算が成分機械の合同資源を用いた各々 が占有メモリを持つ2個以上の処理器のどの構成として形成される。処理器間の 通信量は、多重センサシステムの性質に依存する。各処理器内のシステムの操作 は、通信要求で決定され、必要なソフトウェア同士の連結及び有効な通信に要求 される信号を提供する。分散型計算システムで処理されるソフトウェアは、分散 型プログラムを集約的に備えた関数モジュールからなっている。A distributed system is one in which the computations done in each processor are each performed using the joint resources of the component machines. is formed as any configuration of two or more processors with dedicated memory. between processors The amount of communication depends on the nature of the multi-sensor system. Operation of the system in each processor is determined by the communication requirements, and is required for the necessary connections between software and effective communication. provides the signal to be used. Software processed in a distributed computing system is It consists of function modules with intensive type programs.

前述のDKFの通常の実施例の外に、3種の実施例がGPS−5AHRS環境に おいて開示されている。5AHR5及びGPSのシステムの各々は、本発明の明 細書に詳述された多重状態で示される対応の機器及びシステム誤差を有している 。1システムは、DKFがGPS状態処理器及びシステム状態処理器を含む5A HR3支援のGPS航行器である。GPS処理器は、例えば、搬送周波数のドプ ラーシフトから4個の人工衛星に対する距離及び距離変化率(微分距離)を計算 するデータを形成する。このデータは、通常のDKFに記載されたようにGPS 状態処理器及びシステム状態処理器を通して供給される。In addition to the above-mentioned normal implementation of DKF, three other implementations are applicable to the GPS-5AHRS environment. It is disclosed in 5AHR5 and GPS systems each incorporate the invention. with corresponding equipment and system errors indicated in the multiplex conditions detailed in the specification. . 1 system is a 5A system in which the DKF includes a GPS status processor and a system status processor. It is a GPS navigation device that supports HR3. The GPS processor may e.g. Calculate the distance and distance change rate (differential distance) for the four satellites from the error shift. form the data to be used. This data can be obtained from GPS as described in the regular DKF Supplied through the state handler and system state handler.

第2のシステムは、5AHR3における誤差のみを見積もるためにDKFが要求 され、これら誤差が5AHR3のみを再校正するために負帰還されるGPS支援 の5AHR5航行器である。GPS位置及び速度測定値は両方とも5AHRSを 通して供給される。第3のシステムは、分散型処理技術を使用してインターフェ ースされるシステム状態処理器を伴って、DKFが5AHR3状態処理器及びG PS状態旭理器の両方を含んだ混合5AHR3/GPS航行器である。GPSが 距離測定値及び衛星のデータを提供し、5AHR3が方位データと共に航行架( 装置)に変換された加速度及び速度を提供する。GPS航行器が信号再収集用に この情報を使用している。5AHR3がGPS−5AHRSを使用し、速度が機 器の位置合わせ及び校正に更新される。The second system is required by DKF to estimate only the error in 5AHR3. and these errors are negatively fed back to recalibrate only the 5AHR3. 5AHR5 navigation device. GPS position and speed measurements both use 5AHRS Supplied through. The third system uses distributed processing techniques to DKF has a 5AHR3 state handler and a G It is a mixed 5AHR3/GPS navigator that includes both a PS state analyzer and a PS status analyzer. GPS is The 5AHR3 provides distance measurements and satellite data, along with orientation data. device) provides the converted acceleration and velocity. GPS navigation equipment for signal regathering using this information. 5AHR3 uses GPS-5AHRS and the speed is Updated for instrument alignment and calibration.

図面の簡単な説明 第1図は従来技術の積分型カルマンフィルタのブロック図、第2図は本発明によ る分散型カルマンフィルタ(DKF)のブロック図、第3図は5AHR5/GP S環境におけるDKFを示すブロック図、第4図は混合5AHR5/GPSシス テムにおけるDKFのブロック図、第5図は5AHR5支援のGPSシステムに おけるDKFのブロック図、蕗6図はGPS支援の5AHRSシステムにおける DKFのブロック図、第7a図は従来技術の標準カルマンフィルタのシステムモ デルのブロック図、第7b図は5AHR5’/GPS混合システム用のDKFの システムモデルのブロック図である。Brief description of the drawing Figure 1 is a block diagram of a conventional integral Kalman filter, and Figure 2 is a block diagram of a conventional integral Kalman filter. The block diagram of the distributed Kalman filter (DKF) shown in Figure 3 is 5AHR5/GP. A block diagram showing the DKF in S environment, Figure 4 is a mixed 5AHR5/GPS system. Figure 5 shows the block diagram of the DKF in the 5AHR5 supported GPS system. The block diagram of the DKF in the 5AHRS system with GPS support is shown in Figure 6. The block diagram of DKF, Figure 7a, is the system model of the conventional standard Kalman filter. Dell's block diagram, Figure 7b, shows the DKF for the 5AHR5'/GPS mixed system. FIG. 2 is a block diagram of a system model.

発明を実施するための最良の形態 図面を参照すると、第1図は、多重センサシステムにおける従来技術のカルマン フィルタ配列を示すブロック図である。センサ1及び2は、後にカルマンフィル タl及び2に各々供給される誤差状態信号を計算している。通常、センサl及び 2はシステム誤差及びセンサ誤差の両者を計算する。カルマンフィルタl及び2 がシステム誤差を処理後、これら誤差がシステム誤差を更に処理するカルマンフ ィルタ3に供給される。この型の情況は、分散化した多重速度カルマンフィルタ の候補となっているように見える。この従来技術のシステムは、同じシステム誤 差をカルマンフィルタ1及び2で処理しているので冗長である。更に、カルマン フィルタ3によるカルマンフィルタ1及び2の積分は計算の信頼性を減少させて いる。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Referring to the drawings, FIG. FIG. 2 is a block diagram showing a filter array. Sensors 1 and 2 were later replaced by Kalman filters. The error status signals provided to the terminals 1 and 2, respectively, are calculated. Usually the sensor l and 2 calculates both system error and sensor error. Kalman filter l and 2 After processing the system errors, these errors form a Kalman function that further processes the system errors. is supplied to filter 3. This type of situation is a decentralized multirate Kalman filter appears to be a candidate. This prior art system has the same system error. Since the difference is processed by Kalman filters 1 and 2, it is redundant. Furthermore, Karman Integration of Kalman filters 1 and 2 by filter 3 reduces the reliability of calculations. There is.

本発明においては、単一分散をカルマンフィルタ(DKF)が機器(センサ)誤 差及びシステム誤差を処理するに使用されて、処理できる誤差状態の量を増加し ている。DKF 10は、第2図に示すように、少なくとも2種類の処理器、即 ち機器誤差用の処理器12及びシステム誤差用の処理器14を含んでいる。第2 図に示すDKF 10は、多重センサから受信された複数の状態信号を計算でき る単一センサ装置処理器16を持つシステムに結合されている。このセンサ装置 処理器16は、センサデータを状態処理器12及び14で処理される限りDKF IOに送信される。センサデータは、代表的に、機器状態処理器12に入力され て機器誤差を処理するが、システム誤差が処理器12を通してシステム状態処理 器14に供給される。処理器14は、処理器12に負帰還するシステム誤差を計 算する。これらシステム及び機器誤差は、入ってくる状態信号に必要な調整を施 すセンサ装置処理器16に負帰還される。In the present invention, a Kalman filter (DKF) is used to detect single dispersion due to device (sensor) error. Used to handle differential and systematic errors, increasing the amount of error conditions that can be handled ing. As shown in FIG. 2, the DKF 10 has at least two types of processors, It includes a processor 12 for equipment errors and a processor 14 for system errors. Second The DKF 10 shown in the figure is capable of calculating multiple status signals received from multiple sensors. The sensor device processor 16 is coupled to a system having a single sensor device processor 16. This sensor device Processor 16 processes the sensor data into DKF as long as it is processed by state processors 12 and 14. Sent to IO. Sensor data is typically input to equipment status processor 12. The system error is processed through the processor 12 to process the system state. 14. The processor 14 measures a system error that is negatively fed back to the processor 12. Calculate. These system and equipment errors are accounted for by making necessary adjustments to the incoming condition signals. Negative feedback is provided to the sensor device processor 16.

本配列の利点は、機器誤差処理器がシステム状態誤差を濾過(選別)する過酷な 負担がなく、機器誤差のみを濾過しているが、システム状態処理器がこれらセン サから受信したシステム誤差を濾過している。従って、システム誤差処理器の冗 長操作の除去によって、より短い計算時間及びメモリが必要となる。The advantage of this arrangement is that the instrument error handler can filter out system state errors. Although there is no burden and only equipment errors are filtered, the system state processor The system error received from the server is filtered. Therefore, the redundancy of the system error processor is Eliminating long operations requires less computation time and memory.

更に、システムを適合させるに必要なハードウェアの寸法が減少でき、しかも実 時間操作に応用できる。Furthermore, the size of the hardware required to adapt the system can be reduced and Can be applied to time manipulation.

本発明の他の実施例においては、分散型カルマンフィルタが2個のセンサシステ ムを一体化するために使用される。第3図において、吊下式姿勢自首基準システ ム(SAHR5)及び包括的位置システム(GPS)からの一体化データに配列 されたDKF18が示されている。In another embodiment of the invention, a distributed Kalman filter is used for two sensor systems. used to integrate systems. In Figure 3, the hanging posture self-surrender reference system integrated data from GPS (SAHR5) and Global Positioning System (GPS) DKF18 is shown.

5AHRSシステムは飛行機の速度及び加速度を入力として含んでいる。慣性本 体速度及び加速度データは、傾斜した慣性成分の配列によって感知される。セン サ冗長アルゴリズムは、信号を選択し、故障を隔離し、性能を監視するために形 成される。バイアス、尺度7アクタ及び本体湾曲度のようなセンサ補償成分が校 正され、センサの情報が直交本体軸に沿って解読される。これら直交速度データ は、地球面に互って地球の速度及び飛行機の角速度の影響を修正して局所レベル 座標枠に関する飛行機の角速度を得ている。これら速度は、方向余弦及び関連の 車両姿勢及び白首を誘導(微分)するために使用される。The 5AHRS system includes the airplane's speed and acceleration as inputs. inertia book Body velocity and acceleration data are sensed by an array of tilted inertial components. Sen Redundancy algorithms are designed to select signals, isolate faults, and monitor performance. will be accomplished. Sensor compensation components such as bias, scale 7 actor and body curvature are calibrated. and the sensor information is decoded along the orthogonal body axes. These orthogonal velocity data is the local level by correcting the effects of the earth's velocity and the airplane's angular velocity relative to the earth's surface. Obtaining the angular velocity of the airplane with respect to the coordinate frame. These velocities are determined by the direction cosine and the related It is used to guide (differentiate) the vehicle attitude and head position.

慣性本体軸加速度は、局所レベルフレームに変換され、重力及びコリオリス加速 度の影響を補償し、局所レベル速度を得るために積分している。レベル速度は、 地球の半径で割算して、測定された慣性角速度の補償用に角移動速度をめている 。The inertial body axial acceleration is converted to the local level frame and the gravitational and Coriolis acceleration are integrated to compensate for the effects of degree and obtain local level velocities. The level speed is Divide by the Earth's radius to determine the angular velocity to compensate for the measured angular velocity of inertia. .

5AHR5処理器20の一次補償は、飛行機の座標システムを局所レベル座標シ ステムに関連させる方向余弦行列式の決定である。結果のデータは特に孤立誤差 において十分正確でない。The first-order compensation of the 5AHR5 processor 20 transforms the airplane's coordinate system into a local level coordinate system. Determination of the directional cosine determinant associated with the stem. The resulting data is particularly free from isolated errors. is not accurate enough.

5AHR5用のより厳格な精度の要求は、実際のフィルタが感覚的出力を用い、 これに外部基準データを合成して、誤差源を概算することを司令している。The more stringent accuracy requirements for 5AHR5 mean that the actual filter uses sensory output and This is combined with external reference data to roughly estimate the source of error.

GPSシステムの基本は、各人工衛星から送信される情報である。この情報は人 工衛星の天体位置及び信号の送信時間である。遷移時間はクロックのバイアス( 偏り)オフセットを除き、距離に比例し、使用者が送信中の衛星からの距離の測 定値を持つ。これら測定値は、クロックの偏りの故に疑似距離と呼ばれている。The basis of the GPS system is the information transmitted from each artificial satellite. This information is for people This is the celestial position of the satellite and the time of signal transmission. The transition time is determined by the clock bias ( bias) is proportional to distance, excluding offset, and is the user's measurement of distance from the transmitting satellite. Has a fixed value. These measurements are called pseudoranges because of the clock bias.

4個の同時の疑似距離の測定値は、4個の未知のいわゆる本人の位置の3成分と 、クロックの偏りとを解読することを許容するに十分である。初期位置での誤差 の影響及び受信衛星信号の概算ドプラー・シフトの初期時刻を知ることは、受信 者が明白な搬送周波数で放送されて、通常PLL (位相ロックループ)で追跡 される周波数を決定できる。追跡誤差の漸増及び不随の検知感度の漸減はロック の完全な損失となる。ロックの損失を除外し、ドプラー概算値を改良し、捕捉時 間を減少させるためには、目的のデータが直接5AHR5からDKFを経由して められる。The four simultaneous pseudorange measurements are the three components of the four unknown so-called principal positions. , is sufficient to allow the clock bias to be decoded. Error at initial position Knowing the influence of the received satellite signal and the initial time of the approximate Doppler shift of the received satellite signal is broadcast on a well-defined carrier frequency and usually tracked with a PLL (phase-locked loop) frequency. Gradual increase in tracking error and gradual decrease in detection sensitivity are locked will be a complete loss. Eliminates loss of lock, improves Doppler estimates, and improves In order to reduce the time between I can't stand it.

第3図に示すように、DKF l gは5AHRSセンサ状態処理器24、GP Sセンサ状態処理器26及び共通システム状態処理器28を含んでいる。この5 AHR5状態処理器24は5AHRSシステムの機器誤差を計算するが、システ ム誤差データをシステム処理器28に通過させる。同様に、GPS状態旭理器は 、GPSシステムの機器誤差を計算するが、システム誤差をシステム処理器28 に通過させる。このシステム誤差処理器28は、システム誤差データを各々5A HRS及びGPSシステムに負帰還させる。DKFは5AHR3及びGPS誤差 を各センサ処理器20及び22に戻させる。DKFは、ローリング、ピッチング 、自首、北方速度、東方速度、垂直速度、緯度、経度及び高度を含む要求データ 出力を提供する。As shown in FIG. It includes an S-sensor status processor 26 and a common system status processor 28. This 5 The AHR5 state processor 24 calculates the instrument error of the 5AHRS system, but the The system error data is passed to system processor 28. Similarly, the GPS status analyzer is , calculates the equipment error of the GPS system, but calculates the system error by the system processor 28. pass through. This system error processor 28 stores system error data of 5A each. Provide negative feedback to HRS and GPS systems. DKF is 5AHR3 and GPS error is returned to each sensor processor 20 and 22. DKF is rolling, pitching Requested data including , self-heading, northward velocity, eastward velocity, vertical velocity, latitude, longitude and altitude Provide output.

第4図は、DKFlgが4個の処理器からのデータを一体化するために使用され る本発明の別の実施例を示している。5AHR5及びGPS処理器20及び22 の外に、基準センサ処理器30及び衛星データ処理器32が形成されている。こ の基準センサ処理器30は、圧力、高度及び真の対気速度を決定する磁気自首基 準センサを含んでいる。5AHR3の感覚的誤差の存在において臨界的自首誤差 を保証するためには、外部磁気自首基準(7ラツクスバルブ)が選択される。こ れら7ラツクスバルブが長期間の正確な自首を形成するために用いられる。7ラ ツクスバルブ・データ及びジャイロ駆動の自首データは、フィルタを経由して合 同されて、短期間及び長期間の自首精度を達成スる。5AHRSアルゴリズムに よる垂直速度の計算は、外部基準が要求されて安定な速度データを保証している 。加速度計バイアス及び不完全重力修正はかなり短時間における境目のない垂直 速度の起因となる。垂直速度誤差を仕切るためには、圧力高度計を用いることが 必要である。これら局所レベル速度は地球面に互って移送角速度を計算すること に使用される。これら角速度は、測定された角速度を補償するために飛行機胴体 軸j1沿って投影図に変換(写像)される。姿勢誤差及び速度誤差は、基準信号 として真の対気速度なしに、ある成分誤差の存在下において、シコーラ発振を含 んでいる。Figure 4 shows how DKFlg is used to combine data from four processors. 2 shows another embodiment of the present invention. 5AHR5 and GPS processors 20 and 22 Besides, a reference sensor processor 30 and a satellite data processor 32 are formed. child The reference sensor processor 30 includes a magnetic self-heading base that determines pressure, altitude and true airspeed. Contains quasi-sensors. Critical self-heading error in the presence of sensory error of 5AHR3 In order to ensure that the external magnetic self-heading reference (7 lux valve) is selected. child These seven lux valves are used to create long-term, accurate self-propulsion. 7 la The Tux valve data and the gyro-driven self-heading data are combined via a filter. In this way, short-term and long-term self-heading accuracy can be achieved. 5AHRS algorithm Vertical velocity calculations require external reference to ensure stable velocity data . Accelerometer bias and incomplete gravity corrections result in a fairly short period of unbounded vertical Causes speed. Pressure altimeters can be used to isolate vertical velocity errors. is necessary. These local level velocities are transferred to each other on the earth's surface to calculate the angular velocity. used for. These angular velocities are calculated using the airplane fuselage to compensate for the measured angular velocities. It is transformed (mapped) into a projection view along the axis j1. Attitude error and velocity error are reference signals. without true airspeed and in the presence of some component error, including Sycora oscillations. I'm reading.

処理器24は、5AHRSセンサ誤差モデルから微分(!l!alF)された3 3種の状態を含んでいる。ジャイロ誤差モデルは次の5種の分類としてめられる 。The processor 24 calculates 3 differentiated (!l!alF) from the 5AHRS sensor error model. It includes three types of states. Gyro error models can be categorized into the following five types. .

尺度因数誤差、 3状態 位置合わせ不整合誤差、 6状態 バイアス誤差、 3状態 質量不平衡ドリフト誤差、 3状態 任意雑音誤差、 3状態 加速度計のモデルは次の分類に記載できる。Scale factor error, 3 states Positioning misalignment error, 6 states Bias error, 3 states Mass unbalance drift error, 3 states Arbitrary noise error, 3 states Accelerometer models can be described in the following classifications:

尺度因数誤差、 3状態 位置合わせ不整合誤差、 6状態 バイアス誤差、 3状態 任意雑音誤差、 3状態 人工衛星の包括的ネットワークは、少なくとも4個の異なった衛星が地球上或は 近傍の殆どどの点の局所的水平上にあるように配置されている。これら4種の衛 星の選択が航行位置の精度に非常に影響している。衛星データ処理器32が好ま しい衛星を選択する。衛星の選択アルゴリズムは、次の4段階からなっている。Scale factor error, 3 states Positioning misalignment error, 6 states Bias error, 3 states Arbitrary noise error, 3 states A comprehensive network of satellites consists of at least four different satellites located on or around the Earth. It is arranged so that it lies on the local horizontal plane of almost every point in its vicinity. These four types of health The choice of stars greatly influences the accuracy of navigational positions. Satellite data processor 32 is preferred. Select a new satellite. The satellite selection algorithm consists of the following four steps.

第一段階:最も大きい仰角上にある第一衛星の選択、第二段階:第一衛星から1 10度の範囲にある第二衛星の選択、第三段層重目視で最適な方向にある第三衛 星の決定、第四段層重精度の最小幾何的希釈の特性を持った最後の衛星の選択。1st step: Selection of the first satellite on the largest elevation angle, 2nd step: 1 from the first satellite Selection of the second satellite within a 10 degree range, third satellite located in the optimal direction based on the third layer Determination of stars, selection of the last satellite with the characteristics of minimum geometric dilution of the fourth stage stratification accuracy.

衛星運動のアルゴリズムは、衛星の動作式によって各衛星の位置を決定する。こ れら等式は、昇交点の赤経、楕円傾斜及び緯度によって定義される回転座標(極 座標)システムであるオイラーヒル様式で表現できる。これらは、オイラーヒル 回転様式における衛星の位置ベクトルを慣性的に固定されt;他心システムのデ カルト座標に変換する直交行列式を存在させる。このアルゴリズムの目的は、オ イラーヒル回転架における角速度ベクトル及び偏心ベクトルに関する摂動加速度 の衛星動作のラグラング1式を開発することであり、非特異な楕円要素の距離及 び距離変化率の変換によって決定することである。The satellite motion algorithm determines the position of each satellite by the satellite motion equation. child These equations are defined by the right ascension, elliptical inclination and latitude of the ascending node (pol It can be expressed in the Euler-Hill style, which is a coordinate system. These are Euler Hill The position vector of the satellite in the rotational mode is inertially fixed t; Let there be an orthogonal determinant to convert to Cartesian coordinates. The purpose of this algorithm is to Perturbed acceleration related to angular velocity vector and eccentricity vector on Elahill rotating frame The objective is to develop a lag-lung equation for the satellite motion, and to calculate the distance and and distance change rate.

処理器26は、GPSセンサ誤差モデルから誘導された10種の状態を含んでい る。これらは、3種の距離測定値状態、3種の距離変化率状態、1つのりDツク 状態及び1つのクロック変化率状態である。処理器28は、飛行機の姿勢、位置 及び速度から誘導される9種の状態を含んでいる。The processor 26 includes 10 states derived from the GPS sensor error model. Ru. These include three distance measurement states, three distance change rate states, and one state and one clock rate of change state. The processor 28 determines the attitude and position of the airplane. and nine states derived from velocity.

再構成データ取扱システム34は、故障の監視、故障の隔離、構成の選択及びデ ータの正規化を形成するアルゴリズムを含んでいる。更に、解析的検査計算は全 体のハードウェア要求を最小にするために形成されている。正規化計算プロセス は、出力パラメータを誘導するために最良の概算データを使用する最終の出力パ ラメータ計算である。The reconfiguration data handling system 34 provides fault monitoring, fault isolation, configuration selection, and data processing. Contains algorithms for forming data normalizations. Furthermore, analytical test calculations are It is designed to minimize the hardware requirements of the body. Normalization calculation process is the final output parameter that uses the best approximation data to derive the output parameters. This is a parameter calculation.

GPS受信器は、疑似距離及びΔ距離測定値及び衛星データを供給する。5AH R5は、航行枠及び姿勢データに変換される加速度及び速度を供給する。GPS 航行器は、この信号を利用して、信号出力毎に、アンテナの射程外、悪い地形条 件及高速操縦に起因する無音間隔#:追従して信号を再収集する。5AHR3は 、GPS位置及び速度更新を利用して、機器の位置合わせ及び校正を実施する。The GPS receiver provides pseudorange and delta range measurements and satellite data. 5AH R5 provides acceleration and velocity which are converted to navigation frame and attitude data. GPS Navigation equipment uses this signal to detect areas outside the range of the antenna or in poor terrain conditions each time the signal is output. Silent interval # due to high speed maneuver: Follow up and recollect the signal. 5AHR3 is , utilizes GPS position and velocity updates to perform instrument alignment and calibration.

衛星データからの正確な位置固定値は、長期間の慣性誤差の成長を防止するだけ でなく、実時間で種々の慣性誤差を概算でき、従ってこれらを補償できる。フィ ルタの誤差モデルは、10個の要素によってGPS支援のSAHRS誤差モデル の状態ベクトルを増加させることによって得られる。これら10個の要素は、G PS相関誤差の距離、距離変化率、クロックバイアス(偏り)及びクロック変化 率を示し。Accurate position fix values from satellite data only prevent long-term inertial error growth Rather, various inertial errors can be estimated in real time and therefore compensated for. Fi The router error model is a GPS-assisted SAHRS error model with 10 elements. is obtained by increasing the state vector of . These 10 elements are G PS correlation error distance, distance change rate, clock bias, and clock change Show the rate.

ている。全体の状態の誤差モデルが46個であり、更新間隔が1秒である。ing. There are 46 error models for the entire state, and the update interval is 1 second.

第5図は、GPS支援のS A HRS航行器として配列されたDKFlgを示 している。5AHR5からの長期間誤差成長を撲滅する1つの方法は、GPSか らの正確な固定点を使用して使用者の位置座標を定期的にリセットすることであ る。この構成は、5AHR5における誤差の/、を概算するDKFが要求され、 これら誤差が負帰還されて5AHR5のみを再校正している。GPS位置及び速 度測定値は両方とも5AHR3に供給される。その後、システムは、1秒の更新 周期の期間まで時を通して50回順次伝搬する更新状態を提供する。36状態の フイルタは、GPS支援の5AHR3航行セットに導入される。これら誤差状態 は、6種の加速誤差、9種のジャイロ誤差、12種の加速度計及びジャイロの位 置合わせ誤差及び9種のシステム誤差を含んでいる。Figure 5 shows the DKFlg arranged as a GPS-assisted SA HRS navigator. are doing. One way to eliminate long-term error growth from 5AHR5 is to use GPS. by periodically resetting the user's position coordinates using these precise fixed points. Ru. This configuration requires a DKF that approximates / of the error in 5AHR5, These errors are fed back negatively and only 5AHR5 is recalibrated. GPS location and speed Both degree measurements are provided to 5AHR3. Then the system updates for 1 second Provides an updated state that propagates sequentially through time 50 times up to the period of the period. 36 states The filter is installed on the GPS-assisted 5AHR3 navigation set. These error conditions includes 6 types of acceleration errors, 9 types of gyro errors, 12 types of accelerometer and gyro position It includes alignment errors and nine types of system errors.

第6図のシステムは、5AHR5支援のGPS航行器として実施されt:、DK FlBを示している。GPS受信器は、搬送周波数のドグラー・シフトから4g mの衛星I;対する距離及び距離変化率を計算するに必要なデータを提供する。The system in Figure 6 is implemented as a 5AHR5 supported GPS navigation device. It shows FlB. The GPS receiver is 4g from the Dogler shift of the carrier frequency. provides the data necessary to calculate the distance and rate of change in distance to satellite I;

距離及び距離変化率の測定には2種の重要な誤差が発生する。第1の誤差が衛星 のクロック・システムに完全に同期しない使用者のクロックに起因している。$ 2の誤差が衛星の送信周波数に対する発振器の周波数誤差に起因している。Two important types of errors occur in measuring distance and rate of change of distance. The first error is the satellite This is due to the user's clock not being fully synchronized with the system's clock system. $ The error of 2 is due to the oscillator frequency error relative to the satellite's transmission frequency.

5AHR5は、PLLにおいて受信器を支援する加速度及び速度を提供する。D KFは2段階工程で形成される。第1段階ではGPS疑似距離測定値及び速度入 力から位置を概算する。5AHR5 provides acceleration and velocity to assist the receiver in the PLL. D KF is formed in a two-step process. In the first stage, GPS pseudo-range measurements and speed input are performed. Estimate position from force.

第2段階では距離変化率測定値及び第1段階からの出力、加速度入力を使用する 。フィルタ様式は、16の誤差状態を要求し、これらが4種の距離測定値、4種 の距離変化率測定値、3種のジャイロの偏り値及びGPS受信器のクロックの偏 り値及び偏り変化率である。距離測定値の余りが1秒に5回計算される。The second stage uses the distance change rate measurements, the output from the first stage, and the acceleration input. . The filter style requires 16 error states, which correspond to 4 distance measurements, 4 measured distance change rate, three types of gyro bias values, and GPS receiver clock bias values. are the deviation value and bias change rate. The remainder of the distance measurement is calculated five times per second.

測定ベクトルは、1秒に50回計算できる5AHR5計算を基本としている。The measurement vector is based on 5AHR5 calculation which can be calculated 50 times per second.

アルゴリズムの仕様は、解析的概算アルゴリズムの仕様の外に、機能が測定値の ホワイト雑音を検知し応答するような実行手順の仕様にもアドレスが指定されて いる。この仕様工程は、これらアルゴリズムをシステムのン7トウエア手順に( マツプ)組み入れて、目標の装置が実行した時に、それらの間で環境に修正的に 相互作用して、問題の実時間拘束を満足するものを含んでいる。The specification of the algorithm, outside of the specification of the analytical approximation algorithm, Addresses are also specified in the specifications for execution procedures such as detecting and responding to white noise. There is. This specification process incorporates these algorithms into the system's software procedures ( map) and modify the environment between them when the target device executes. It contains things that interact to satisfy the real-time constraints of the problem.

以下の議論におけるシンボル及び記述子は、次のように定義される。Miの副シ ステムの第にの更新時間用には、X 、、、−状態ベクトル、219.−測定ベ クトル、vlvk−ホワイト測定雑音ベクトル、W、、に−人力ホワイト雑音ベ クトル。Symbols and descriptors in the following discussion are defined as follows. Mi's secondary For the first update time of the stem, X, , - state vector, 219. −Measurement base vector, vlvk - white measurement noise vector, W, - human white noise vector Kutle.

F+++に一第jの副システム状態ベクトルから第iの副システム状態ベクトル への状態遷移行列式(マトリックス)、H、、、km 第1の副システム状態ベ クトルから第jの副システム測定ベクトルへの線形接続行列式。from the j-th subsystem state vector to the i-th subsystem state vector state transition determinant (matrix), H, , km, first subsystem state vector linear connection determinant from the vector to the jth subsystem measurement vector.

分散型カルマンフィルタにおいては、開始点が標準カルマン等式の開集合システ ムモデルから誘導される。従って所望の副システムに区分される。システムは次 の線形ベクトル式に記載ここて、wkはシステム雑音であり、共分散(Cov) を有するゼロ平均ホワイト雑音プロセスである。In a distributed Kalman filter, the starting point is an open set system of standard Kalman equations. derived from the system model. Therefore, it is divided into desired subsystems. The system is written in the linear vector equation where wk is the system noise and the covariance (Cov) is a zero-mean white noise process with .

Co v (who w、) −Qkδ++(E[wh]−0(2)但し、Ql は非負性有限行列式、δ、9.がディラック・デルタ関数である。Co v (who w,) −Qkδ++(E[wh]−0(2) However, Ql is a non-negative finite determinant, δ, 9. is the Dirac delta function.

記述子は、k、j〉Oである開集合フィルタ更新時間引数である。システムの等 式がしばしばシステムモデルとして参照されるので、決定を試行する基本情報を 記載している。The descriptor is an open set filter update time argument with k,j>O. system etc. Because the equation is often referred to as a system model, it provides the basic information to try to make decisions. It is listed.

状態ベクトル(xh: k>O)は、次式の雑音気味の手段によって観察される 。The state vector (xh: k>O) is observed by the following noisy means: .

zk−HTkXk+vk″ (3) 但し、測定雑音V、は、次式を持つゼロ手段ホワイト雑音プロセスである。zk-HTkXk+vk″ (3) However, the measurement noise, V, is a zero-means white noise process with the following equation:

Cov (who v+)=RkJk+j″ E[vh]−0’ (4)R3は 非負性有限行列式である。Cov (who v+) = RkJk+j″E[vh]-0’ (4) R3 is It is a non-negative finite determinant.

測定式は観察モデルと呼ばれている。W及びVは、単純化のため、以下のように 未相関していると仮定する。The measurement formula is called an observation model. For simplicity, W and V are as follows: Assume that they are uncorrelated.

Cov (w、、v4) =0 全j及びkに対して (5)Xの初期値は次式 の任意変数である。Cov (w,, v4) = 0 For all j and k (5) The initial value of X is the following formula is an arbitrary variable.

E[Xo]−x。及びVa r (Xo) −Po (6)勿論、次のようにも 仮定される。E[Xo]-x. and Var (Xo) -Po (6) Of course, the following can also be used. It is assumed.

Cow (X、、wk)=0 全kに対して (5)包括的状態ベクトルXkは 、X++hがセンサー1状態ベクトル、X2.kがセンサー2状態ベクトル及び Xl、、がセンサー3状態ベクトルである3個の副状態ベクトルに区分できる。Cow (X,, wk) = 0 for all k (5) The comprehensive state vector Xk is , X++h is the sensor 1 state vector, X2. k is the sensor 2 state vector and It can be partitioned into three substate vectors, where Xl, , is the sensor 3 state vector.

このスキームはMi図に示しており、分散型計算システムモデルを形成する。分 散型ジョブと従来のジョブとの相違の1つは、ジョブが別々のプロセス上で潜在 的に実行して、入力の組にコーヒレンスを形成することである。This scheme is shown in the Mi diagram and forms a distributed computing system model. minutes One of the differences between distributed jobs and traditional jobs is that jobs run latently on separate processes. It is the process of creating coherence in a set of inputs.

従って、 これらの式は、次の3種の分離システムに展開され、書き換えられる。Therefore, These equations are expanded and rewritten into the following three types of separation systems.

センサ−1状態空間式 %式%(10) センサ−2状態空間式 X 2+に+l ” F zz+hX 2.、+ F 2++hX 、、、+  F zx+hX s+h+W lk (12)Z 2.h! Hz:+h’X  !l h+ H+z+h”X l+k + Hsx+hTX !+k + V  ik (13)センサ−3状態空間式 %式%() センサX 、、k及びX 、、kが殆ど独立なので、次式となる。Sensor-1 state space formula % formula % (10) Sensor-2 state space formula +l to X2+” Fzz+hX 2., +F2++hX,,,+ F zx + hX s + h + W lk (12) Z 2. h! Hz: +h’X ! l h+ H+z+h”X l+k + Hsx+hTX !+k + V  ik (13) Sensor-3 state space equation %formula%() Since the sensors X, , k and X, , k are almost independent, the following equation is obtained.

F rz= F 21= O、Hzl= Hrz= O(16)標準カルマンフ ィルタは、線形離散時間有限次元システムである。これら等式は次のように適宜 要約される。F rz = F 21 = O, Hzl = Hrz = O (16) Standard Kalmanf A filter is a linear discrete time finite dimensional system. These equations can be written as follows: Summarized.

フィルタは、次で初期化される。The filter is initialized with:

xol−+−x、、p、I −、m Pa (+7)これら概算値は、次の通り である。xol−+−x,,p,I −,m Pa (+7) These approximate values are as follows It is.

交*−1l−(F k−K kH−”)臭h l h−r+ K *Z k(I S)P h+1Ik−F k[P 1k−x−P klh−+Hk(Hh”P  hlh〜IHk十Rk)−’Hk’P hl−xl F h’+Q h (+9 )測定値更新式は、次の通りである。Cross*-1l-(Fk-KkH-”) Odor hlhr+K*Zk(I S)P h+1Ik-F k[P 1k-x-P klh-+Hk(Hh”P  hlh~IHk10Rk)-'Hk'P hl-xl Fh'+Q h (+9 ) The measurement value update formula is as follows.

K *−F *P 1m−+Hk (Hk丁P hlh−+Hh+ Rh) − ’ (2G)Q ih−+ −Q klk−1+P hlk−rHh(Hh”P  1k−rHk+ R、)−’(Z h−Hh”Q hlh−i) (21)P  Jh−P ih−+−P ih−+Hh(Hh丁P lh−+Hh+ Rk) −’Hk”P hlh−+ (H)但し、1組の序列観察を基本として、 Zh=(Z+、 Z!+ Zs、・・・zhl (23)Rhl k−、xEt xhl Zk−+1 (H)交kl k−E [Xkl Zk] (25)標準 カルマンフィルタの更なる展開は、もはや線形でない3個の非線形側フィルタが 得られ、その性能が元のものより異なっている。幾つかにとっては、副状態ベク トルの区分は、発散してもよく、他の選択にとって良好に形成されるならば有効 的に無使用である。ある座標の基本選択用に分散型のカルマンフィルタの安定を 確保するためには、1つの重要な固有性は、個別の処理器が包括的影響を達成し 、コード及びデータを実行し5、これらが相互に作用して、概算作業を完成する ことを確実にさせることである。K *-F *P 1m-+Hk (Hk Ding P hlh-+Hh+Rh)- ’ (2G)Q ih-+-Q klk-1+P hlk-rHh(Hh”P 1k-rHk+R,)-'(Zh-Hh"Qhlh-i)(21)P Jh-P ih-+-P ih-+Hh (Hh-P lh-+Hh+ Rk) -’Hk”P hlh-+ (H) However, based on the observation of one set of ranks, Zh=(Z+, Z!+ Zs,...zhl (23) Rhl k-, xEt xhl Zk-+1 (H) Cross kl k-E [Xkl Zk] (25) Standard A further expansion of the Kalman filter is that the three nonlinear side filters are no longer linear. obtained, and its performance is different than the original one. For some, the substate vector Tor partitions may diverge and are valid if well formed for other selections. It is essentially unused. Stability of distributed Kalman filter for basic selection of certain coordinates In order to ensure, one important characteristic is that the individual processors achieve a global impact. , code and data5, which interact to complete the approximate task. The goal is to ensure that.

これら副システムモデルは、次の通りである。These subsystem models are as follows.

X i+に*l−f ink (x tub) +Wink (ta)Z 、、 、m h i、k (X ink) +v ink (H)但し、fh及びり、 の関数が非線形であり、i=1.2及び3で但し、−は部分変化率(導関数)で ある。X i+ *l-f ink (x tube) + Wink (ta) Z,, , m h i, k (X ink) + v ink (H) However, fh and The function is nonlinear, and i = 1.2 and 3, where - is the partial rate of change (derivative). be.

これら概算値は、モデル毎に明らかな副次的最適フィルタを誘導するために導入 される。These approximate values are introduced to derive a clear sub-optimal filter for each model. be done.

f +、h(x h)= f +、h(Rlh) 十F Link(交h−x  hlh)十−−−(N)h +、h(X h)= h +、h(交hlh)”  Hz、h(X h−交di−+)+ −−−(30)従って、モデルが次の通り である。f +, h (x h) = f +, h (Rlh) 10F Link (cross h-x hlh) ten --- (N) h +, h (X h) = h +, h (ex hlh)" Hz, h(X h-cross di-+) + --- (30) Therefore, the model is as follows It is.

X i+に+1” (F t tub) X 、、、+ W 、、に+ U i nk (31)z 、、、x (H+ ++h) x 、、に+ v 、、に+  Y ink (32)但し、 U l、h−f +、h(交1 + k l k ) −F l l + k交 1+klk+F+z、h交2+klk+F 13+に交s、hlh (33)U  z、h= f t、h(交z+hL)−F xz*h交!+klk+ F x r+h交r * h : h + F z 3* *交s、hL (34)U3 ・耘−f 3・k(交 1・kh)−F ss・k交 3・klk十Fs+、h 交1+klk” F 3!+に交z、hL (35)Y +、i−h r、hc 交1+kl&−1)−HII+に交1+klk−1+H□1.交2 + k l  k −1” H31+ k Q 3 + k l k −1(” )Y2・k ”h2・h(Rz・klh−+) H22・hQx・klk−1十H+z+hQ  l+klk−1+H3!+lt交s、hlh−1(37)Y 5−h= h  s、h(交3+klk−1) ’ !3+に交S+klk−1÷H、、、に史1 +klk−□→H23+に交7.に1に−8(3B)拡張カルマンフィルタ等式 は次の通りである。+1” to X i+ (Ft tube) nk (31) z,,,x (H+++h)x,,+v,,+ Y ink (32) However, U l, h-f +, h (cross 1 + k l k) - F l l + k cross 1+klk+F+z, h cross 2+klk+F 13+ cross s, hlh (33) U z, h = f t, h (cross z + hL) - F xz * h cross! +klk+ F x r + h intersection r * h : h + Fz 3 * * intersection s, hL (34) U3 ・耘-f 3・k(交 1・kh)-F ss・k 3・klk1 Fs+,h Cross 1 + klk” F 3! + Cross z, hL (35) Y +, i-h r, hc Cross 1+kl&-1)-HII+ and Cross 1+klk-1+H□1. Cross 2 + kl k -1" H31 + k Q3 + k l k -1 (") Y2・k "h2・h(Rz・klh-+) H22・hQx・klk-10H+z+hQ l+klk-1+H3! +lt intersection s, hlh-1(37)Y 5-h=h s, h (cross 3+klk-1)'! 3+ to S+klk-1÷H,... to history 1 +klk-□→Cross H23+7. 1 to -8 (3B) extended Kalman filter equation is as follows.

史i+klk−交t、hlb−+ + L ink [Z 、、k(Htl、h 交、。klk−1十14 ink−1+hX i−1+klk−1” ’ In +−2ob交53.言1、−+ (39)交+ + k l k −1−F i  + * k交1+klk+F l+i−” +−1nklkikX 十F・・・−2・k史・−z、1k(40)L 、、h−P 、、hlh−+H 、、h(Hi i、h’P +、it−+H+ i +k + Rink)−’  (41)P Liklk= P l+に:に−I P ink h−IHLi nk [H+ ++h”P hi 、−2H、、、、+ R、、、)−’Hin kに丁Ph1h−+ (42)PickやiL−F ++、kP i、ihF  t+、h”十Q ink (43)第7a図は、第1図に示す標準カルマンフィ ルタの連続システムモデルを示している。概算される状態1′lL次のベクトル 式でモデル化しなければならない。History i + klk-intersection, hlb-+ + L ink [Z,, k (Htl, h Cross,. klk-114 ink-1+hX i-1+klk-1”’ In +-2 ob intersection 53. Word 1, -+ (39) Cross + + k l k -1-F i + * k cross 1 + klk + F l + i-” +-1nklkikX 10F...-2・k history・-z, 1k(40)L ,,h-P ,,hlh-+H ,,h(Hi i, h'P +, it-+H+ i +k + Rink)-' (41) P Liklk= P l+:ni-I P ink h-IHLi nk [H+ ++h''Phi, -2H,,,,+R,,,)-'Hin K to Ph1h-+ (42) Pick, iL-F ++, kP i, ihF t+, h”1Q ink (43) Figure 7a shows the standard Kalman fit shown in Figure 1. The diagram shows Ruta's continuous system model. Approximate state 1′lL vector must be modeled by Eq.

X−FX+w 状態ベク]・ルXに対する雑音気味のべりI・ルZに関連する測定関係は次の様 式でなけJlばならない。X-FX+w The measurement relationship related to the noisy slippage I and Z with respect to the state vector] and LeX is as follows. It must be a formula and must be Jl.

Z = HX + v ブヤンネル40における処理方法は次の入力ホワイ]・雑音ベクトル W ”  [W I、x′2+ W3] ”を含み、このベクトルが合同器42において、 乗算器44において、チャンネル46における線形接続マトリックスFによって 乗算された先の状態ベクトルX ”” [Xi、 Xt、 Xs] ”と合同さ れて、現在の状態ベクトル x ” [x r + 交2.交、]0の導関数を算出する。Z = HX + v The processing method in the Bouyannel 40 is as follows: "Noise vector W" [W I, x′2+W3]”, and this vector is expressed in the consolidator 42 as In multiplier 44, by the linear connection matrix F in channel 46 Congruent with the multiplied state vector X “” [Xi, Xt, Xs]” and the current state vector x   [x r  + Intersecting2.intersecting,] Calculate the derivative of 0.

出力は積分器48を通過して、現在の状態ベクトルXを算出する。この現在の状 態ベクトルは合同器42に再度入力するためにチャンネル46を通過してもよく 、線形接続マトリックスHで乗算される乗算器に対する入力としてチャンネル4 0に留、)パまってもよい。マルチプレックサ(切換器)44の出力は、冴の状 態ベクトルを概算するために合同器42内で合同される。The output passes through an integrator 48 to calculate the current state vector X. this current situation The state vector may be passed through channel 46 for re-input to consolidator 42. , channel 4 as input to the multiplier multiplied by the linear connection matrix H It may remain at 0.) The output of the multiplexer (switcher) 44 is are combined in a combiner 42 to approximate the state vector.

マルチプレックサ50の出力は、合同器52内でホワイト雑音順列V ”’ [ V I+ V 2 * V s ] ”と合同して、現在の状態ベクトルZ”  [21,Z2.Z3] ”を発生する。第7a図のシステムモデルを基本として 、標準カルマンフィルタの等式は第17式〜第25式に示されている。The output of the multiplexer 50 is converted into a white noise permutation V"'[ V I + V 2 * V s ]”, the current state vector Z” [21, Z2. Z3]” is generated. Based on the system model in Figure 7a, , the equations of the standard Kalman filter are shown in Equations 17 to 25.

第7b図は、入力ホワイト雑音ベクトルW、がチャンネル60内にあり、W2が チャンネル62内にあり、W3がチャンネル64内にある分散工捏の方法を示し ている。第7b図の処理器24は、合同器66内l:おいて、チャンネル70内 の線形接続マトリックスFllによって乗算器68内で乗算された先の状態ベク トルXIと、チャンネル74内の線形接続マトリックスF′、によって乗算器7 2内で乗算された先の状態ベクトルX、と、チャンネル78内の線形接続マトリ ックスF13によって乗に972内で乗算された先の状態ベクトルX、と各々合 同された入力ホワイト雑音成分w、を示している。合同器66からの出力は、現 在の状態ベクトルの変化率量、を算出する。このベクトル交、は、積分器80を 通って現在の状態ベクトルX1を発生する。この現在の状態ベクトルX、は、チ ャンネル70を通過してFr+と乗算されて、チャンネル60内の合同器66に 再入力され、また、乗算器82内における線形接続マトリックスH8゜と乗算さ れ、更に処理器26及び28に供給される。処理器28からのX、は、チャンネ ル90の乗算器88内でHI3と乗算される。チャンネル60.90及び86か らの出力の合計は、合同器92内において、測定ホワイト雑音序列V、と合同さ れて、現在の測定成分2.を算出する。Figure 7b shows that the input white noise vector W, is in channel 60 and W2 is Indicates a method of distributed engineering where W3 is in channel 62 and W3 is in channel 64. ing. The processor 24 in FIG. 7b is located within the combiner 66 and within the channel 70. The previous state vector is multiplied in multiplier 68 by the linear connection matrix Fll of multiplier 7 by the torque XI and the linear connection matrix F' in channel 74. The previous state vector X, multiplied in 2 and the linear connection matrix in channel 78 The previous state vector X, which is multiplied within 972 by the It shows the input white noise component w, which has been synchronized. The output from the combiner 66 is The rate of change of the current state vector is calculated. This vector intersection is the integrator 80. to generate the current state vector X1. This current state vector, X, is It passes through channel 70, is multiplied by Fr+, and is sent to consolidator 66 in channel 60. is re-inputted and also multiplied by the linear connection matrix H8° in the multiplier 82. and further supplied to processors 26 and 28. X from the processor 28 is a channel is multiplied by HI3 in multiplier 88 of block 90. Channel 60.90 and 86? The sum of the outputs of The current measurement component 2. Calculate.

第7b図の処理器26は、合同器94内において、チャンネル98内の線形接続 マトリックスF2!によって乗算器96内で乗算された先の状態ベクトルX2と 、チャンネル102内の線形接続マトリックスF!3によって乗算器100内で 乗算された先の状態ベクトルX、と、チャンネル106内の線形接続マトリック スF21によって乗算器104内で乗算された先の状態ベクトルX1と各々合同 された入力ホワイト雑音成分W、を示している。合同器94からの出力は、現在 の状態ベクトルの変化率量2を算出する。このベクトル交、は、積分器108を 通って現在の状態ベクトルX2を発生する。この現在の状態ベクトルX2は、チ ャンネル98を通過してF。と乗算されて、チャンネル64内の合同器94に再 入力され、また、乗算器110内における線形接続マトリックスH1と乗算され 、更に処理器24及び28に供給される。処理器24からのXIは、チャンネル 114の乗算器112内でH21と乗算される。処理器28からのベクトルX、 は、チャンネル118の乗算器116内でHI3と乗算される。チャンネル64 .11g及び114からの出力の合計は、合同器120内において、測定ホワイ ト雑音序列v2と合同されて、現在の測定成分z2を算出する。The processor 26 of FIG. Matrix F2! The previous state vector X2 multiplied in the multiplier 96 by , the linear connectivity matrix F! in channel 102. In multiplier 100 by 3 the multiplied state vector X, and the linear connection matrix in channel 106 congruent with the previous state vector X1 multiplied in the multiplier 104 by the vector F21 The input white noise component W is shown in FIG. The output from the combiner 94 is currently The change rate amount 2 of the state vector is calculated. This vector intersection is the integrator 108. to generate the current state vector X2. This current state vector X2 is Pass channel 98 and F. is multiplied by is input and also multiplied by the linear connection matrix H1 in the multiplier 110. , further supplied to processors 24 and 28. XI from processor 24 is channel It is multiplied by H21 in the multiplier 112 of 114. vector X from processor 28, is multiplied by HI3 in multiplier 116 of channel 118. channel 64 .. The sum of the outputs from 11g and 114 is stored in the measurement white in the consolidator 120. and the current measurement component z2.

第7b図の処理器28は、合同器122内において、チャンネル126内の線形 接続マトリックスF33によって乗算器124内で乗算された先の状態ベクトル X3と、チャンネル130内の線形接続マトリックスF。にょって乗算器12B 内で乗算された先の状態ベクトルX2と、チャンネル134内の線形接続マトリ ックスF31によって乗算器132内で乗算された先の状態ベクトルX、と各々 合同された入力ホワイト雑音成分W、を示している。合同器122からの出力は 、現在の状態ベクトルの変化率量、を算出する。このベクトル交、は、積分器1 36を通って現在の状態ベクトルX、を発生する。この現在の状態ベクトルX、 は、チャンネル126を通過してF33と乗算されて、チャンネル62内の合同 器122に再入力され、また、乗算器処理器24及び26に供給される。処理器 24からのxlは、チャンネル142の乗算器140内でH31と乗算される。The processor 28 of FIG. The previous state vector multiplied in multiplier 124 by the connection matrix F33 X3 and the linear connection matrix F in channel 130. Nyotte multiplier 12B the previous state vector X2 multiplied within and the linear connection matrix within channel 134 the previous state vector X multiplied in multiplier 132 by box F31, and The combined input white noise component W is shown. The output from the combiner 122 is , the rate of change amount of the current state vector. This vector intersection is the integrator 1 36 to generate the current state vector, X,. This current state vector X, is passed through channel 126 and multiplied by F33 to obtain the congruence in channel 62. 122 and is also provided to multiplier processors 24 and 26. Processor xl from 24 is multiplied by H31 in multiplier 140 of channel 142.

処理器26からのベクトルX2は、チャンネル146の乗算器144内でH3! と乗算される。チャンネル62.142及び146からの出力の合計は、合同器 148内において測定ホワイト雑音序列v3と合同されて、現在の測定成分z3 を算出する。第7b図のシステムモデルを基本として、分散型カルマンフィルタ の式が第39式〜第43式に従って実行される。点線のライン及びノード(節) はオプション的選択を示している。Vector X2 from processor 26 is input to H3! in multiplier 144 of channel 146. is multiplied by The sum of the outputs from channels 62, 142 and 146 is 148 with the measured white noise sequence v3 to obtain the current measured component z3 Calculate. Based on the system model shown in Figure 7b, distributed Kalman filter The equations are executed according to equations 39 to 43. Dotted lines and nodes indicates an optional selection.

第7b図のシステムモデルは、相互通信する複数の物理装置を交差して実行され たDKFの動作を示している。DKFのアルゴリズムは、最終の結果として改良 された性能を形成するシステムから誤差を除くために、システム誤差上で動作さ れる。The system model in Figure 7b is implemented across multiple physical devices that communicate with each other. This figure shows the operation of the DKF. The DKF algorithm is improved as a final result. operating on system errors to remove errors from the system that form the performance It will be done.

本発明によるDKFの利点は、従来の方法及び装置に比較して、約78%の動作 の合計数の減少と、必要な計算器のメモリの57%の減少である。混合5AHR 3/GPSシステムにおいては、これが5AHR5の良好な短期間の性能と、G PSの長期間の性能とを最適に合同した結果となっている。The advantage of the DKF according to the present invention is that compared to conventional methods and devices, the operation is approximately 78% faster. , and a 57% reduction in the required calculator memory. Mixed 5AHR 3/GPS system, this results in good short-term performance of the 5AHR5 and This is the result of optimal combination with the long-term performance of PS.

ぐ FIG。7A FtG、7B 国際調査報告ingredient FIG. 7A FtG, 7B international search report

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1.少なくとも1つのセンサ装置処理器(16)から機器誤差状態データを受信 し、センサ機器誤差データを計算するセンサ状態処理器(12)と、 前記センサ装置処理器からシステム誤差状態データを更に受信するセンサ状態処 理器(12)と結合されて、システム誤差データを計算して、このシステム誤差 データをセンサ装置処理器(16)に供給するシステム状態処理器(14)と、 所望のシステムデータを出力し、誤差データを少なくとも1つのセンサ装置処理 器(16)に負帰還する手段とを備えた、特定のシステムデータ及び機器データ を形成するために少なくとも1つの測定機器を有するシステム毎に少なくとも1 つのセンサ装置からの信号を処理する分散型カルマンフィルタ。 2.前記システムは、吊下式姿勢向首基準システム(SAHRS)或は包括的位 置システム(GPS)のような航行システムである請求の範囲第1項記載の分散 型カルマンフィルタ。 3.前記SAHRS及びGPSの両者が前記分散型カルマンフィルタに結合され る請求の範囲第2項記載の分散型カルマンフィルタ。 4.前記分散型カルマンフィルタネットワークは、SAHRSセンサ状態処理器 (24)及びGPSセンサ状態処理器(26)を含み、前記SAHRS及びGP Sの何者が前記システム状態処理器(28)に結合される請求の範囲第1項、第 2項或は第3項記載の分散型カルマンフィルタ。 5.前記センサ状態処理器(24,26)及びシステム状態処理器(28)は、 各々、雑音を持つ入力信号を第1センサ現行状態ベクトル及びシステムの現行状 態ベクトルと合同して、微分センサベクトルを算出する第1手段(66,94, 122)と、これら微分センサベクトルを積分して前記センサ現行状態ベクトル を算出する手段(80,108,122)と、第2のセンサ現行状態ベクトルを 前記第1合同手段に合同する手段とを備えた請求の範囲第1項から第4項までの いずれかに記載の分散型カルマンフィルタ。 6.前記センサ状態処理器(24,26)及びシステム状態処理器(28)は、 各々、前記第1合同手段と合同前に、第1及び第2のシステム現行状態べクトル 両者を第1及び第2のマトリックスと乗算させる第1手段(68,96,128 )手段及び第2手段(76,100,132)を備え、前記第1合同手段に合同 前に、前記第2現行状態ベクトルを第3マトリックスと乗算する第3手段(72 ,104,124)も備えた請求の範囲第5項記載の分散型カルマンフィルタ。 7.前記センサ状態処理器(24,26)及びシステム状態処理器(28)は、 各々、雑音ベクトルを持つ現行状態ベクトルを少なくとも2種合同する第2合同 手段(92,120,148)手段を備え、前記第1及び第2センサ現行状態ベ クトルが前記第2合同手段内で合同される請求の範囲第5項或は第6項記載の分 散型カルマンフィルタ。 8.前記第2合同手段によって、合同前に、前記センサ及びシステム現行状態ベ クトルの各々を第1マトリックス(82,11,146)、第2マトリックス( 88,116,138)及び第3マトリックス(84,112,144)と乗算 する手段を備えた請求の範囲第5項或は第6項記載の分散型カルマンフィルタ。 9.センサ状態処理器において、少なくとも1つのセンサ装置処理器から機器誤 差状態データを受信し、センサ機器誤差データを計算し、 システム状態処理器において、前記センサ装置処理器からシステム誤差状態デー タを受信して、システム誤差データを計算し、 前記システム誤差データを前記センサ装置処理器に供給し、 所望のシステムデータを出力し、誤差データを少なくとも1つのセンサ装置処理 器に負帰還する、分散データがカルマンフィルタで形成され、特定のシステムデ ータ及び機器データを形成するために、少なくとも1つの測定機器を有するシス テム毎に少なくとも1つのセンサ装置からの信号を処理する分散データ処理方法 。 10.前記システムは、吊下式姿勢向首基準システム(SAHRS)或は包括的 位置システム(GPS)のような航行システムである請求の範囲第9項記載の方 法。 11.前記SAHRS及びGPSの両者が前記分散型カルマンフィルタに結合さ れる請求の範囲第10項記載の方法。 12.前記機器及びシステム誤差状態を受信し計算する段階は、第1合同手段に おいて、雑音を持つ入力信号を第1のセンサ現行状態ベクトル及びシステム現行 状態ベクトルと合同して、微分センサベクトルを算出し、この微分センサベクト ルを積分して、前記センサ現行状態ベクトルを発生し、第1合同手段において第 2のセンサ現行状態ベクトルを合同する段階を備えた請求の範囲第9項、第10 項或は第11項記載の方法。 13.前記第1合同手段と合同前に、前記第1及び第2のシステム現行状態ベク トル両者を第1及び第2のマトリックスと乗算させ、前記第1合同手段に合同前 に、前記第2現行状態ベクトルを第3マトリックスと乗算させる段階を備えた請 求の範囲第12項記載の方法。 14.前記第2合同手段において、雑音ベクトルを持つ現行状態ベクトルを少な くとも2種合同して、現行測定信号を算出し、前記第2合同手段によって合同前 に、前記センサ及びシステム現行状態ベクトルの各々を第1、第2及び第3マト リックスで乗算する段階を備えた請求の範囲第12項或は第13項記載の方法。[Claims] 1. receiving instrument error status data from at least one sensor device processor (16); and a sensor state processor (12) for calculating sensor equipment error data; a sensor state processor further receiving system error state data from the sensor device processor; The system error data is calculated by combining the system error data (12) with a system status processor (14) that provides data to a sensor device processor (16); Output desired system data and process error data to at least one sensor device specific system data and equipment data with means for negative feedback to the device (16); at least one per system with at least one measuring device to form a A distributed Kalman filter that processes signals from two sensor devices. 2. The system may be a Suspended Attitude Head Reference System (SAHRS) or a Comprehensive Orientation System. The dispersion according to claim 1, which is a navigation system such as GPS (GPS) type Kalman filter. 3. Both the SAHRS and GPS are coupled to the distributed Kalman filter. A distributed Kalman filter according to claim 2. 4. The distributed Kalman filter network includes a SAHRS sensor state processor (24) and a GPS sensor status processor (26), the SAHRS and GP S is coupled to the system state processor (28). Distributed Kalman filter according to item 2 or 3. 5. The sensor state processor (24, 26) and the system state processor (28) are the noisy input signal to the first sensor current state vector and the system current state vector, respectively. a first means (66, 94, 122), and the sensor current state vector is obtained by integrating these differential sensor vectors. means (80, 108, 122) for calculating the second sensor current state vector; Claims 1 to 4, comprising means for converging with the first conjoining means. Distributed Kalman filter according to any of the above. 6. The sensor state processor (24, 26) and the system state processor (28) are a first and a second system current state vector, respectively, before merging with said first merging means; a first means (68, 96, 128 ) means and a second means (76, 100, 132), conjoined to the first conjoint means. before third means (72) for multiplying said second current state vector by a third matrix; , 104, 124). 7. The sensor state processor (24, 26) and the system state processor (28) are a second congruence congruent of at least two types of current state vectors, each with a noise vector; means (92, 120, 148), comprising means (92, 120, 148); The component according to claim 5 or 6, wherein the vectors are combined within the second combining means. Distributed Kalman filter. 8. The second merging means determines the sensor and system current state base before merging. The first matrix (82, 11, 146), the second matrix ( 88, 116, 138) and the third matrix (84, 112, 144) The distributed Kalman filter according to claim 5 or 6, further comprising means for. 9. In the sensor status processor, the device fault is detected from at least one sensor device processor. receive difference status data and calculate sensor equipment error data; In the system state processor, the system error state data is transmitted from the sensor device processor. calculate system error data, supplying the system error data to the sensor device processor; Output desired system data and process error data to at least one sensor device Distributed data that is negatively fed back to the device is formed by a Kalman filter and A system with at least one measuring device for forming data and device data. A distributed data processing method that processes signals from at least one sensor device per system. . 10. The system may be a Suspended Attitude Head Reference System (SAHRS) or a Comprehensive The person according to claim 9 which is a navigation system such as a positioning system (GPS) Law. 11. Both the SAHRS and GPS are coupled to the distributed Kalman filter. 11. The method according to claim 10. 12. The step of receiving and calculating equipment and system error conditions includes the step of: , the noisy input signal is connected to the first sensor current state vector and the system current state vector. A differential sensor vector is calculated congruently with the state vector, and this differential sensor vector integrating the sensor current state vector to generate the sensor current state vector; Claims 9 and 10 further comprising the step of merging the two sensor current state vectors. The method according to item 1 or item 11. 13. the first and second system current state vectors prior to the combination with the first combination means; The first and second matrices are multiplied by the first and second matrices, and the first conjoint means the second current state vector multiplied by a third matrix. The method according to item 12. 14. In the second concatenation means, the current state vector with the noise vector is reduced. The current measurement signal is calculated by combining at least two types, and the signal before the combination is calculated by the second combination means. each of the sensor and system current state vectors to a first, second and third matrix. 14. A method as claimed in claim 12 or claim 13, comprising the step of multiplying by lix.
JP50609987A 1986-08-20 1987-08-10 Distributed Kalman filter Pending JPH01500714A (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US89817286A 1986-08-20 1986-08-20
US898,172 1986-08-20

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH01500714A true JPH01500714A (en) 1989-03-09

Family

ID=25409060

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP50609987A Pending JPH01500714A (en) 1986-08-20 1987-08-10 Distributed Kalman filter

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP0277231A1 (en)
JP (1) JPH01500714A (en)
WO (1) WO1988001409A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013036994A (en) * 2011-08-03 2013-02-21 Harman Becker Automotive Systems Gmbh Vehicle navigation on the basis of satellite positioning data and vehicle sensor data
JP2017223483A (en) * 2016-06-14 2017-12-21 日立オートモティブシステムズ株式会社 Own vehicle position estimation device

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2674047A1 (en) * 1991-03-15 1992-09-18 Thomson Csf MULTISENSE NAVIGATION CALCULATOR WITH MODULAR KALMAN FILTER.
US7873375B2 (en) 2003-06-17 2011-01-18 Telecom Italia S.P.A. Method for the location of mobile terminals, related systems and terminal, computer program products thereof
KR100823644B1 (en) 2007-03-23 2008-04-21 고려대학교 산학협력단 Method and system for in-network processing of skyline queries with filter
CN109858137B (en) * 2019-01-25 2022-07-01 哈尔滨工业大学 Complex maneuvering aircraft track estimation method based on learnable extended Kalman filtering
CN111257824B (en) * 2020-01-20 2023-03-28 西安工程大学 Distributed detection method based on diffusion Kalman filtering

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3412239A (en) * 1963-01-22 1968-11-19 Sperry Rand Corp Algebraic-integration inertial navigation system
US4232313A (en) * 1972-09-22 1980-11-04 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Tactical nagivation and communication system
US4032759A (en) * 1975-10-24 1977-06-28 The Singer Company Shipboard reference for an aircraft navigation system
US4038536A (en) * 1976-03-29 1977-07-26 Rockwell International Corporation Adaptive recursive least mean square error filter
US4046341A (en) * 1976-03-30 1977-09-06 General Electric Company Aircraft angle-of-attack and sideslip estimator
US4179696A (en) * 1977-05-24 1979-12-18 Westinghouse Electric Corp. Kalman estimator tracking system
DE2827669C2 (en) * 1978-06-23 1980-08-14 Gebr. Hofmann Gmbh & Co Kg, Maschinenfabrik, 6100 Darmstadt Method for determining the magnitude and phase position of vibrations detected by transducers, especially in balancing technology
US4347573A (en) * 1978-10-30 1982-08-31 The Singer Company Land-vehicle navigation system
FR2451040A1 (en) * 1979-03-08 1980-10-03 Virnot Alain METHOD AND DEVICE FOR AUTOMATICALLY TAKING POINT ON BOARD OF A VEHICLE PROVIDED WITH RADAR EQUIPMENT
US4320287A (en) * 1980-01-25 1982-03-16 Lockheed Electronics Co., Inc. Target vehicle tracking apparatus
FR2489554B1 (en) * 1980-08-27 1986-10-31 Petit Jean DIGITAL PROCESSING CIRCUIT IN DISTRIBUTED ARITHMETICS USING MULTIPLEXERS AT THE INPUT OF A MEMORY
US4462081A (en) * 1982-04-05 1984-07-24 System Development Corporation Signal processing system
US4617634A (en) * 1983-06-28 1986-10-14 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Artificial satellite attitude control system
US4584646A (en) * 1983-06-29 1986-04-22 Harris Corporation System for correlation and recognition of terrain elevation
US4700307A (en) * 1983-07-11 1987-10-13 General Dynamics Corp./Convair Division Feature navigation system and method
DE3418081A1 (en) * 1984-05-16 1985-11-21 Teldix Gmbh, 6900 Heidelberg LOCATION PROCEDURE FOR VEHICLES, ESPECIALLY FOR AGRICULTURAL VEHICLES

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013036994A (en) * 2011-08-03 2013-02-21 Harman Becker Automotive Systems Gmbh Vehicle navigation on the basis of satellite positioning data and vehicle sensor data
JP2017223483A (en) * 2016-06-14 2017-12-21 日立オートモティブシステムズ株式会社 Own vehicle position estimation device

Also Published As

Publication number Publication date
EP0277231A1 (en) 1988-08-10
WO1988001409A1 (en) 1988-02-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110095800B (en) Multi-source fusion self-adaptive fault-tolerant federal filtering integrated navigation method
US6205400B1 (en) Vehicle positioning and data integrating method and system thereof
US6427122B1 (en) Positioning and data integrating method and system thereof
Gautier GPS/INS generalized evaluation tool (GIGET) for the design and testing of integrated navigation systems
US8082099B2 (en) Aircraft navigation using the global positioning system and an attitude and heading reference system
Hayward et al. Inertially aided GPS based attitude heading reference system (AHRS) for general aviation aircraft
US20050125141A1 (en) System and method for using multiple aiding sensors in a deeply integrated navigation system
WO2004063669A2 (en) Attitude change kalman filter measurement apparatus and method
CN110849360B (en) Distributed relative navigation method for multi-machine collaborative formation flight
GREJNER‐BRZEZINSKA et al. Gravity Modeling for High‐Accuracy GPS/INS Integration
CN107576977A (en) The UAV Navigation System and method adaptively merged based on multi-source information
CN112525188B (en) Combined navigation method based on federal filtering
Kocaman et al. GPS and INS integration with Kalman filtering for direct georeferencing of airborne imagery
JPH01500714A (en) Distributed Kalman filter
Li et al. Airborne position and orientation system for aerial remote sensing
CN115327587A (en) Low-orbit satellite orbit error correction method and system based on GNSS positioning information
WO2002046699A1 (en) Vehicle positioning and data integrating method and system thereof
Narayanan Performance analysis of attitude determination algorithms for low cost attitude heading reference systems
Deepika et al. Analysis of INS parameters and error reduction by integrating GPS and INS signals
Fang et al. Integrating SINS sensors with odometer measurements for land vehicle navigation system
Wei et al. A discussion of models for GPS/INS integration
Kaniewski Closed-loop INS/TACAN/ALT positioning system
RU2148796C1 (en) Inertial satellite navigation system
Gothard et al. Lessons learned on a low-cost global navigation system for the Surrogate Semiautonomous Vehicle (SSV)
Marques Filho et al. Integrated GPS/INS navigation system based on a gyroscope-free imu