تلفيق تطبيقي داده‌هاي سامانه ناوبري اينرسي و رادار ردگيري

به منظور ارتقاي عملكرد سامانه ناوبري اينرسي تلفيق‌شده با رادار ردگيري (INS/Radar)، يك فيلتر كالمن تطبيقي تركيبي جديدي براي جبران وابستگي دقت اندازه‌‌گيري‌هاي رادار ردگيري به برد پيشنهاد شده است. اين فيلتر مفاهيم تخمين تطبيقي بر پايه سيگنال باقيمانده و فيلتر كالمن فراموش‌كار تطبيقي را بكار مي‌گيرد و بر اساس نسبت كوواريانس واقعي سيگنال باقيمانده به كوواريانس تئوري اين سيگنال اقدام به تنظيم پارامترهاي فيلتر شامل ضرايب فراموشي و ضرايب مقياس نويزهاي فرآيند و نويزهاي اندازه‌گيري مي‌كند. در واقع به علت نامعلوم‌بودن و تغييرات سريع مشخصات آماري نويزهاي اندازه‌گيري رادار، بكارگيري يك فيلتر كالمن مرسوم براي تلفيق داده‌هاي INS/Radar يك ناوبري و همراستاييدرپرواز با عملكرد پاييني را نتيجه خواهد داد. نتايج شبيه‌سازي مونت‌كارلو سامانه ناوبري اينرسي تلفيقي بر روي يك مسير پروازي يك موشك ره‌گير نشان مي‌دهد كه الگوريتم جديد يك عملكرد مؤثري در برابر عدم‌قطعيت‌ها و خصوصيات خيرخطي‌ اندازه‌گيري‌هاي رادار دارد. اين نتايج معلوم مي‌سازد كه آيا با بهره‌گيري از يك سامانه ناوبري ارزان INS/Radar و بدون كمك از سيگنال‌هاي سامانه‌هاي ناوبري ماهواره‌اي، يك همراستاييدرپرواز دقيق و يك ناوبري با عملكرد بالا براي يك موشك پدافند هوايي برد بلند ممكن است يا خير.

Against the range-dependent accuracy of the tracking radar measurements including range, elevation and bearing angles, a new hybrid adaptive Kalman filter is proposed to enhance the performance of the radar aided strapdown inertial navigation system (INS/Radar). This filter involves the concept of residual-based adaptive estimation and adaptive fading Kalman filter, and tunes dynamically the filter parameters, including the fading factors and the measurement and process noises scaling factors based on the ratio of the actual residual covariance to the theoretical one. In fact, due to the unknown and fastvarying statistical parameters of the radar measurement noises and their nonlinear characteristics, applying a conventional Kalman filter to INS/Radar fusion yields a low-performance navigation and in-flight alignment. The Monte Carlo simulation results of the integrated navigation system on an interceptor missile trajectory indicate the new algorithm has an effective performance in the face of nonlinearities and uncertainties of the tracking radar measurements. These results allow knowing whether the fine inflight alignment and high-performance navigation can be possible for the long-range air defense missile using the low-cost INS/Radar system without aiding global navigation satellite system signals.