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简化UKF滤波在SINS大失准角初始对准中的应用 被引量：104
1
作者 严恭敏 严卫生 徐德民 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 2008年第3期253-264,共12页
基于欧拉平台误差角的概念提出了大失准角误差条件下的捷联惯导系统(SINS)非线性初始对准误差模型,该模型无法再用经典的加性噪声模型描述。为了降低滤波计算量,在系统模型噪声和量测噪声均为复杂加性噪声并且量测方程是线性方程时,推... 基于欧拉平台误差角的概念提出了大失准角误差条件下的捷联惯导系统(SINS)非线性初始对准误差模型,该模型无法再用经典的加性噪声模型描述。为了降低滤波计算量,在系统模型噪声和量测噪声均为复杂加性噪声并且量测方程是线性方程时,推导了简化的UKF(unscented Kalman filter)滤波方法,简化UKF滤波公式显示:除通过非线性状态方程使用UT(unscented transformation)变换进行状态及其方差预测外,其它滤波步骤与标准Kalman滤波完全相同。最后,对静基座下SINS初始对准进行了仿真试验,结果表明大失准角条件下的SINS误差模型和简化UKF滤波估计方法是有效的。 展开更多
关键词 ukf滤波 捷联惯导系统 初始对准 大失准角 仿真
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近地卫星磁测自主导航算法研究 被引量：12
2
作者 王淑一 杨旭 +1 位作者 杨涤 程杨 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第6期634-637,660,共5页
地磁场具有较为完善的数学模型,而地磁场矢量是卫星位置的函数,利用三轴磁强计的测量信息即可实现近地卫星的自主导航。本文提出了采用UKF(UnscentedKalmanFilter)滤波作为处理磁测自主导航问题的滤波算法。基于unscented变换,UKF滤波... 地磁场具有较为完善的数学模型,而地磁场矢量是卫星位置的函数,利用三轴磁强计的测量信息即可实现近地卫星的自主导航。本文提出了采用UKF(UnscentedKalmanFilter)滤波作为处理磁测自主导航问题的滤波算法。基于unscented变换,UKF滤波算法能够给出更精确的均值和协方差的估计,从而带来更高的精度。本文以地磁场矢量为测量量,进行了数学仿真。仿真结果表明:经UKF滤波后,卫星总的位置误差在1km(3σ)以内。通过比较可知,该方法比传统的扩展Kalman滤波(EKF)有更好的收敛性和更高的精度。 展开更多
关键词 自主导航 磁强计 ukf滤波
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捷联惯导大失准角误差模型在快速传递对准中的应用 被引量：10
3
作者 谭红力 黄新生 岳冬雪 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第6期19-23,共5页
针对快速传递对准中主子惯导相对姿态存在大角度的情况,推导了捷联惯导大失准角误差模型。该模型采用欧拉角表示姿态误差,并用欧拉运动方程准确描述其传播规律。鉴于该模型中的姿态观测方程是复杂的非线性函数,采用无需求导的UKF算法,... 针对快速传递对准中主子惯导相对姿态存在大角度的情况,推导了捷联惯导大失准角误差模型。该模型采用欧拉角表示姿态误差,并用欧拉运动方程准确描述其传播规律。鉴于该模型中的姿态观测方程是复杂的非线性函数,采用无需求导的UKF算法,并采用奇异值分解(SVD)解决方差阵的病态问题。仿真结果表明,该算法在小角度误差条件下滤波精度优于线性模型,并且适用于大角度误差条件。 展开更多
关键词 快速传递对准 捷联惯导系统 欧拉运动方程 ukf滤波 奇异值分解
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一种基于磁强计的卫星自主导航方法研究 被引量：8
4
作者 荣思远 崔乃刚 《上海航天》 北大核心 2006年第3期16-18,60,共4页
以地磁场强度矢量的模为观测量,将Unscented卡尔曼滤波(UKF)用于近地卫星的磁测自主导航。给出了包括采样点生成、时间更新和量测更新的滤波模型,以及卫星瞬时轨道根数的计算公式。仿真结果表明,UKF滤波方法优于扩展卡尔曼滤波(EKF),精... 以地磁场强度矢量的模为观测量,将Unscented卡尔曼滤波(UKF)用于近地卫星的磁测自主导航。给出了包括采样点生成、时间更新和量测更新的滤波模型,以及卫星瞬时轨道根数的计算公式。仿真结果表明,UKF滤波方法优于扩展卡尔曼滤波(EKF),精度更高。 展开更多
关键词 近地卫星 自主导航 地磁导航 ukf滤波 滤波模型 瞬时轨道根数 滤波精度
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基于UKF的无陀螺姿态确定 被引量：8
5
作者 靳永强 刘向东 侯朝桢 《航天控制》 CSCD 北大核心 2007年第4期31-35,共5页
针对无陀螺卫星的姿态和角速度估计问题,提出了基于UKF(Unscent-ed Kalman Filtering)的无陀螺的姿态确定算法。采用星敏感器作为姿态敏感器,构造了基于罗德里格参数的UKF滤波器。与EKF相比,UKF不必计算Jacoabian矩阵而且能够至少精确... 针对无陀螺卫星的姿态和角速度估计问题,提出了基于UKF(Unscent-ed Kalman Filtering)的无陀螺的姿态确定算法。采用星敏感器作为姿态敏感器,构造了基于罗德里格参数的UKF滤波器。与EKF相比,UKF不必计算Jacoabian矩阵而且能够至少精确到泰勒展开的二阶。通过EKF和UKF仿真结果的比较,表明UKF比EKF具有更快的收敛速度和更高的精度。 展开更多
关键词 无陀螺姿态确定 ukf滤波 罗德里格参数 星敏感器
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改进型UKF滤波算法的卫星姿态估计 被引量：3
6
作者 姜雪原 马广富 胡庆雷 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第4期544-549,共6页
针对矢量观测的三轴稳定卫星的姿态估计问题,提出了一种改进的UKF(unscented Kalman filter)滤波算法.它通过引入简化球形分布Sigma点UT变换(SSUT),使得Sigma点的数量减少,从而在与UKF算法估计精度相当的情况下,计算量大大减少.同时,该... 针对矢量观测的三轴稳定卫星的姿态估计问题,提出了一种改进的UKF(unscented Kalman filter)滤波算法.它通过引入简化球形分布Sigma点UT变换(SSUT),使得Sigma点的数量减少,从而在与UKF算法估计精度相当的情况下,计算量大大减少.同时,该算法依据姿态四元数与修正罗德里格参数之间的变换关系以及Sigma点的本质属性,保证了在姿态估计过程中四元数满足归一化约束,并且给出了过程噪声方差阵的选取方法.与扩展卡尔曼滤波(EKF)相比,无需计算Jacobian矩阵且具有更高的估计精度,并且对初始姿态误差更具有较好的鲁棒性.数值仿真表明该方法能很好地改善滤波效果,提高了估计精度,同时减小了计算量. 展开更多
关键词 ukf滤波 姿态估计 非线性滤波 修正罗德里格参数
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基于UKF非线性人眼跟踪的驾驶员疲劳检测 被引量：6
7
作者 张祖涛 张家树 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第6期697-702,共6页
为解决驾驶员疲劳检测算法中头部快速移动、人眼非线性跟踪以及实际疲劳表情的识别问题,提出了一种新的基于UKF眼跟踪算法的驾驶员疲劳检测方法.根据近似非线性函数的概率分布比近似其函数更容易的原则,利用UT无迹变换,选择一组确定的Si... 为解决驾驶员疲劳检测算法中头部快速移动、人眼非线性跟踪以及实际疲劳表情的识别问题,提出了一种新的基于UKF眼跟踪算法的驾驶员疲劳检测方法.根据近似非线性函数的概率分布比近似其函数更容易的原则,利用UT无迹变换,选择一组确定的Sigma点集逼近驾驶员人眼运动状态的后验概率密度函数,进行人眼非线性跟踪.在驾驶员人眼非线性跟踪基础上,通过计算PERCLOS值,进行现实驾驶条件下驾驶员疲劳的跟踪检测.实验结果表明,该方法不仅可以增强对驾驶员头部旋转、快速移动以及光照变换的鲁棒性,而且可以比传统的Kalm an滤波算法提供更精确的计算估计. 展开更多
关键词 眼跟踪 疲劳检测 ukf滤波
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发射惯性坐标系下误差角与数学平台失准角的推导与仿真 被引量：7
8
作者 邓红 刘光斌 +1 位作者 陈昊明 刘志国 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第4期781-786,共6页
基于状态空间法的捷联惯性/天文组合导航系统(SINS/CNS)需要数学平台失准角作为观测值参与滤波估计,工程实际只能得到SINS、CNS二者的姿态误差角。以弹道导弹为背景,在发射惯性坐标系下分别推导了四元数和欧拉角形式的姿态误差角与数学... 基于状态空间法的捷联惯性/天文组合导航系统(SINS/CNS)需要数学平台失准角作为观测值参与滤波估计,工程实际只能得到SINS、CNS二者的姿态误差角。以弹道导弹为背景,在发射惯性坐标系下分别推导了四元数和欧拉角形式的姿态误差角与数学平台失准角之间的相互转换矩阵。建立了弹道导弹SINS/CNS数学模型,并采用EKF和UKF算法验证了该转换矩阵。仿真结果表明误差转换矩阵的正确性。 展开更多
关键词 姿态误差角 数学平台失准角 EKF滤波 ukf滤波 SINS/CNS组合导航
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基于紫外敏感器的卫星自主导航方法研究 被引量：5
9
作者 耿建中 肖业伦 韩潮 《航天控制》 CSCD 北大核心 2007年第2期47-51,72,共6页
研究了卫星利用CCD紫外敏感器进行自主轨道确定的方法。敏感器通过地球紫外图像提供地心方向矢量及姿态误差信息进而确定卫星轨道。采用Unscented卡尔曼滤波算法,对紫外敏感器测量精度、姿态误差、部分轨道参数以及地球模型对导航精度... 研究了卫星利用CCD紫外敏感器进行自主轨道确定的方法。敏感器通过地球紫外图像提供地心方向矢量及姿态误差信息进而确定卫星轨道。采用Unscented卡尔曼滤波算法,对紫外敏感器测量精度、姿态误差、部分轨道参数以及地球模型对导航精度的影响进行了仿真验证。仿真结果表明本方法具有较高的定轨精度,其导航误差主要取决于紫外敏感器测量精度和卫星姿态误差。 展开更多
关键词 自主导航 紫外敏感器 ukf滤波 卫星轨道
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UKF和KF两级滤波的雷达与红外配准算法 被引量：5
10
作者 潘平俊 冯新喜 +3 位作者 孙鹏 刘佳 刘英坤 李锋 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2008年第4期28-34,共7页
针对雷达与红外传感器的时间和空间偏差配准问题,给出时空偏差配准模型,提出了一种时空偏差实时估计算法。该算法将目标的运动状态和传感器偏差组合在同一状态方程中,构建扩维状态的系统动态方程和量测方程,并通过对量测方程的非线性分... 针对雷达与红外传感器的时间和空间偏差配准问题,给出时空偏差配准模型,提出了一种时空偏差实时估计算法。该算法将目标的运动状态和传感器偏差组合在同一状态方程中,构建扩维状态的系统动态方程和量测方程,并通过对量测方程的非线性分析,采用UKF和KF两级滤波的方法进行目标状态和配准偏差的联合估计。仿真结果表明,与采用UKF滤波的方法相比,该算法具有更高的估计精度,而且减小了计算量。 展开更多
关键词 时空配准 ukf滤波 KF滤波 两级滤波
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一种提高神经网络泛化能力的自适应UKF滤波算法 被引量：4
11
作者 高为广 杨元喜 张婷 《武汉大学学报（信息科学版）》 EI CSCD 北大核心 2008年第5期500-503,共4页
给出了利用EKF(extended Kalman)滤波和UKF(unscented Kalman)滤波提高神经网络泛化能力的方法。针对UKF参数选取随意性的问题,采用移动开窗估计法对状态噪声和观测噪声协方差矩阵进行自适应估计,提出了一种新的提高神经网络泛化能力的... 给出了利用EKF(extended Kalman)滤波和UKF(unscented Kalman)滤波提高神经网络泛化能力的方法。针对UKF参数选取随意性的问题,采用移动开窗估计法对状态噪声和观测噪声协方差矩阵进行自适应估计,提出了一种新的提高神经网络泛化能力的自适应UKF算法。利用检测样本进行了验证,结果表明,利用EKF、UKF和自适应UKF算法训练神经网络都能提高其泛化能力,其中自适应UKF算法优于其他几种算法。 展开更多
关键词 神经网络 EKF滤波 ukf滤波 自适应估计
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基于IMM-UKF的主/被动雷达融合算法 被引量：3
12
作者 赵域 张剑云 毛云祥 《电子信息对抗技术》 2011年第4期21-25,共5页
在主/被动雷达双传感器目标跟踪背景下,提出一种基于IMM-UKF滤波的加权数据融合算法。该算法采用UKF对观测数据进行滤波估计,避免了计算雅克比矩阵,克服EKF滤波方法受滤波初值影响大、易发散的缺点。与单一传感器进行仿真比较,结果表明... 在主/被动雷达双传感器目标跟踪背景下,提出一种基于IMM-UKF滤波的加权数据融合算法。该算法采用UKF对观测数据进行滤波估计,避免了计算雅克比矩阵,克服EKF滤波方法受滤波初值影响大、易发散的缺点。与单一传感器进行仿真比较,结果表明该算法可以比任一单传感器滤波精度高,稳定性更好。 展开更多
关键词 主/被动雷达 ukf滤波 数据融合 机动目标跟踪 交互式多模
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弹载相控阵雷达视线重构研究 被引量：4
13
作者 杨雅君 徐胜利 +1 位作者 李晓东 廖瑛 《弹箭与制导学报》 CSCD 北大核心 2012年第5期39-44,共6页
针对弹载相控阵惯性视线重构问题,提出了基于相对运动状态估计的视线角/角速率重构方法,与传统方法相比,文中提出的方法在稳定坐标系下建立导弹-目标运动状态动力学模型和雷达导引头观测模型,无需对导引头测量的角信息使用微分网络,避... 针对弹载相控阵惯性视线重构问题,提出了基于相对运动状态估计的视线角/角速率重构方法,与传统方法相比,文中提出的方法在稳定坐标系下建立导弹-目标运动状态动力学模型和雷达导引头观测模型,无需对导引头测量的角信息使用微分网络,避免了测量噪声的放大。在分析系统可观测性的基础上,采用UKF滤波算法进行状态估计,根据估计值重构视线角速率。仿真结果表明,该方法对机动目标的重构角误差<0.5°,角速率误差<3°/s。 展开更多
关键词 相控阵雷达导引头 ukf滤波 视线角速率估计 可观测性分析
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基于UKF的反辐射导弹抗机动雷达短时关机仿真研究 被引量：4
14
作者 张娟娟 于云峰 +1 位作者 闫杰 杨淑君 《飞行器测控学报》 2010年第1期39-43,共5页
抗雷达关机是反辐射武器的一项重大关键技术,也是反辐射导弹不可避免要考虑的难题。本文提出了一种被动雷达寻的头与无迹卡尔曼滤波技术相结合的抗机动目标雷达短时关机方案,基于机动目标"当前"模型建立状态方程和非线性观测... 抗雷达关机是反辐射武器的一项重大关键技术,也是反辐射导弹不可避免要考虑的难题。本文提出了一种被动雷达寻的头与无迹卡尔曼滤波技术相结合的抗机动目标雷达短时关机方案,基于机动目标"当前"模型建立状态方程和非线性观测方程,利用UKF估计理论对反辐射导弹抗关机性能进行了仿真计算。仿真分析表明,在机动雷达关机时间较短时,本文方案对抗机动雷达关机具有可行性。 展开更多
关键词 反辐射导弹 目标雷达关机 ukf滤波 机动目标
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一种强跟踪非线性衰减滤波的环月自主导航方法研究 被引量：5
15
作者 叶飚 杨博 《航天控制》 CSCD 北大核心 2009年第3期23-27,共5页
针对月球所具有的特殊环境,将两个航天器利用相对位置信息导航的方法应用到环月航天器的自主导航中。由于低轨道环月的摄动力模型受复杂性因素的影响,动力学模型存在较大的误差,导致滤波发散,就此提出一种自适应衰减因子非线性滤波方法... 针对月球所具有的特殊环境,将两个航天器利用相对位置信息导航的方法应用到环月航天器的自主导航中。由于低轨道环月的摄动力模型受复杂性因素的影响,动力学模型存在较大的误差,导致滤波发散,就此提出一种自适应衰减因子非线性滤波方法。通过仿真结果比较表明,此方法不仅能更好地消除非平稳随机噪声带来的长期项状态估计误差,还能适应采样周期的实时变化进而保证最佳的衰减抑制效果。 展开更多
关键词 自主导航 环月航天器 ukf滤波 衰减记忆
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基于Singer-IMM-UKF的机动目标跟踪算法 被引量：1
16
作者 左健 王朝辉 《信息化研究》 2023年第1期6-11,共6页
本文针对空间中多种运动形式的目标跟踪运动模型组合问题开展研究,提出了基于Singer-IMM-UKF的机动目标跟踪算法,结合精度较高的UKF非线性滤波作为子滤波器,实现对连续机动转弯目标稳定跟踪。通过对比不同模型组合的IMM-UKF滤波器,仿真... 本文针对空间中多种运动形式的目标跟踪运动模型组合问题开展研究,提出了基于Singer-IMM-UKF的机动目标跟踪算法,结合精度较高的UKF非线性滤波作为子滤波器,实现对连续机动转弯目标稳定跟踪。通过对比不同模型组合的IMM-UKF滤波器,仿真表明基于Singer-IMM-UKF滤波器在目标运动匀速段或机动量急剧变化时获得了较好的跟踪性能,降低了位置、速度和高度跟踪的误差,有效提升对于机动目标跟踪的准确性和稳定性。 展开更多
关键词 机动目标跟踪 交互多模型 ukf滤波 Singer模型
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附加运动学约束的BDS抗差UKF导航算法 被引量：3
17
作者 尹潇 柴洪洲 +1 位作者 向民志 杜祯强 《测绘学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第11期1399-1406,共8页
针对城市复杂环境中单一BDS导航受多路径(multipath,MP)和非视距(non-line-of-sight,NLOS)信号干扰导致精度下降的问题,提出一种附加运动学约束的抗差无迹卡尔曼滤波(unscented Kalman filter,UKF)算法。该算法基于新息向量构造等价权函... 针对城市复杂环境中单一BDS导航受多路径(multipath,MP)和非视距(non-line-of-sight,NLOS)信号干扰导致精度下降的问题,提出一种附加运动学约束的抗差无迹卡尔曼滤波(unscented Kalman filter,UKF)算法。该算法基于新息向量构造等价权函数,克服了位置及接收机钟差初值不准确引起的抗差性能下降问题。同时,利用载体的近似运动方向和高程约束,进一步增强滤波解。实测车载试验结果表明,本文方法可有效抑制MP和NLOS信号的干扰,提高城市环境中的BDS导航精度。 展开更多
关键词 BDS导航 抗差估计 ukf滤波 多路径 NLOS 运动学约束
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真航向测量系统初始对准中的UKF应用研究 被引量：3
18
作者 徐金华 许江宁 +1 位作者 张晓锋 朱涛 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第1期205-209,共5页
研究了"真航向测量系统"(简称TNDS True North Determination System),TNDS组合中等精度的INS和MS860型GPS系统,应用UKF(Unscented Kalman Filter)最优估计滤波算法,实现的高精度快速初始对准。论文重点推导了TNDS初始对准的... 研究了"真航向测量系统"(简称TNDS True North Determination System),TNDS组合中等精度的INS和MS860型GPS系统,应用UKF(Unscented Kalman Filter)最优估计滤波算法,实现的高精度快速初始对准。论文重点推导了TNDS初始对准的非线性误差模型,并实现了TNDS中基于该模型的UKF滤波,TNDS系统的UKF组合初始对准算法最后进行系统试验测试。试验数据表明:采用了UKF滤波后,TNDS的航向初始对准中,航向失准角为25°时,达到同样的对准精度0.1°,INS自对准时间由原来的2879s缩短为179s;纵横摇的失准角对准到同样的精度内,时间相应的减小了一个量级;同时TNDS速度的发散也得到了抑制。 展开更多
关键词 GPS 惯性导航系统 组合导航系统 初始对准 非线性误差模型 ukf滤波
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面向制导律设计的目标信息估计方法研究 被引量：3
19
作者 丁晨 郭建国 +1 位作者 周军 王国庆 《电子设计工程》 2014年第14期164-167,共4页
针对制导律对目标信息的需求问题,利用超球体单形sigma采样平方根UKF滤波方法估计出弹目相对运动信息,提高了制导精度。首先基于变结构控制方法设计了滑模制导律,其次,针对制导信息的需求,建立了超球体单形sigma采样平方根UKF滤波系统,... 针对制导律对目标信息的需求问题,利用超球体单形sigma采样平方根UKF滤波方法估计出弹目相对运动信息,提高了制导精度。首先基于变结构控制方法设计了滑模制导律,其次,针对制导信息的需求,建立了超球体单形sigma采样平方根UKF滤波系统,该滤波方法在处理弹目非线性关系时,采用对非线性函数的概率分布进行近似而不是对非线性函数进行近似,在估计弹目状态信息时比扩展卡尔曼滤波更加精确,并且保证了数值的稳定性。最后通过数学仿真,不仅验证了该滤波算法的有效性,而且提高了对大机动目标的制导精度。 展开更多
关键词 滑模制导律 加速度补偿 超球体单形sigma采样 ukf滤波
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基于对偶四元数的双星编队相对位姿测量 被引量：3
20
作者 李静 王惠南 +1 位作者 付世勇 刘海颖 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第5期575-578,共4页
为了描述编队卫星中主从星的相对位置和姿态信息,提出了基于对偶四元数的编队卫星相对位姿测量算法。以双星编队飞行的位姿运动为主线,运用对偶四元数工具,充分发挥其能以最简洁的形式表示一般性刚体运动的优点,对卫星轨道和姿态进行分... 为了描述编队卫星中主从星的相对位置和姿态信息,提出了基于对偶四元数的编队卫星相对位姿测量算法。以双星编队飞行的位姿运动为主线,运用对偶四元数工具,充分发挥其能以最简洁的形式表示一般性刚体运动的优点,对卫星轨道和姿态进行分析并建立了对偶四元数位姿模型。同时设计类GPS测量技术来测量编队卫星的相对位置和姿态,该技术载波相位波长和伪码码元比GPS的更短,可获得更高精度的相对测量信号。由于状态方程和观测方程的非线性特征,使用UKF滤波来消除随机噪声对量测过程的干扰。实验结果表明,所设计的算法能够有效估计系统误差,卫星的位置误差和四元数误差收敛于零,验证了该算法的有效性。 展开更多
关键词 双星编队 对偶四元数 位姿测量 类GPS ukf滤波
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