基于方差递推法的Kalman滤波在钟差预报中的应用

作者:孙启松[1];王宇谱[1,2] 刊名:测绘与空间地理信息 上传者:王武科

【摘要】卫星导航系统中星载原子钟的钟差预报对于导航、定位及授时具有重要的作用。为了提高卫星钟差预报的精度,设计了一种两步确定卫星钟噪声协方差矩阵的Kalman滤波钟差预报模型。该方法首先基于Hadamard总方差确定卫星钟噪声协方差矩阵的初值,然后,使用方差递推法得到滤波过程中卫星钟的噪声协方差矩阵。使用GPS系统的星载铷钟数据进行短期预报,并与常用的二次多项式模型、灰色模型进行对比,结果表明:本文中提出的方法可以实现高精度的卫星钟差预报且预报效果优于两种常用模型,同时,该方法能够在一定程度上弥补预报误差随预报时间增加而不断变大的不足。

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第39卷 第 6期 2016年 6月 测绘与空间地理信息 GEOMATICS& SPATIAL lNFoRMATloN TECHNOL0GY Vol_39.No.6 Jun.,2016 基于方差递推法的 Kalman滤波在钟差预报中的应用 孙启松 ,王宇谱 (1.信息工程大学 地理空问信息学院。河南 郑州 450001;2.地理信息工程国家重点实验室,陕西 西安 710054) 摘 要:卫星导航系统中星载原子钟的钟差预报对于导航、定位及授时具有重要的作用。为了提高卫星钟差预 报的精度,设计 了一种 两步确定卫星钟噪声协方差矩阵的 Kalman滤波钟差预报模 型。该方法首先基 于 Had— amard总方差确定卫星钟噪声协方差矩阵的初值,然后,使用方差递推法得到滤波过程中卫星钟的噪声协方差矩 阵。使用 GPS系统的星载铷钟数据进行短期预报 ,并与常用的二次多项式模型、灰色模型进行对比,结果表明: 本文中提出的方法可以实现高精度的卫星钟差预报且预报效果优于两种常用模型,同时,该方法能够在一定程 度上 弥补预报误 差随预报 时间增加而不 断变大的不足 。 关键词:卫星导航系统;卫星钟差预报;Kalman滤波;噪声协方差 中图分类号 :P236 文献标识码:A 文章编号:1672—5867(2016)06—0093—03 Clock Bias Prediction by Application of Kalman Filter Based on Recursive Variance M ethod SUN Qi—song .WANG Yu—pu , (1.School of Surveying and Mapping,Information Engineering University,Zhengzhou 450001,China;2.State Key Laboratory of Geographic Information Engineering,Xi an 710054,China) Abstract:Satellite clock bias(SCB)prediction plays important roles in navigation,positioning and time service for satelite naviga— tion system.In order to improve the accuracy of SCB prediction,a Kalman filter model used for SCB prediction is designed based on a two—step method to determine the noise covariance matrix of satelite atomic clock.Firstly,the designed model adopts the Had— amard total variance to calculate the initial values of the satellite clock S noise covariance matrix,and then a recursive variance method is used to obtain the matrix S values in the process of filtering.Using rubidium atomic clo

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