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基于四元数卡尔曼滤波的四旋翼姿态测量系统设计与实现 被引量：8
1
作者 钟雨露 周翟和 +1 位作者 曾传伟 邹克臣 《电子测量技术》 2020年第1期41-45,共5页
在嵌入式微小型四旋翼姿态测量系统中,姿态算法、系统冗余、硬件方案等直接影响了测量系统的性能和实用性。针对上述问题构建了一种兼具实用性、鲁棒性以及准确性的姿态测量系统。系统使用四元数卡尔曼滤波对微机电陀螺仪、微机电加速... 在嵌入式微小型四旋翼姿态测量系统中,姿态算法、系统冗余、硬件方案等直接影响了测量系统的性能和实用性。针对上述问题构建了一种兼具实用性、鲁棒性以及准确性的姿态测量系统。系统使用四元数卡尔曼滤波对微机电陀螺仪、微机电加速度计以及微机电磁力计进行数据融合处理,在硬件设计中采用双加速度计,并同时采用不同采样频率对其采样以增强系统的冗余性。仿真结果表明该数据融合方法的稳定性以及准确性,同时仿真数据表明系统的测量误差在0.5°以内,能够满足微小型四轴飞行器控制系统所需的姿态测量要求。 展开更多
关键词 数据融合 四元数卡尔曼滤波 MATLAB仿真 姿态测量系统
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基于自适应四元数卡尔曼滤波的姿态估计方法 被引量：5
2
作者 苏义鑫 朱敏达 +1 位作者 唐正霜 顾文磊 《武汉理工大学学报》 CAS 北大核心 2015年第7期95-100,共6页
使用四元数卡尔曼滤波器进行姿态估计的性能与加速度噪声协方差R有很大的相关性。以四元数卡尔曼滤波器递推计算的新息协方差与测量的新息协方差的差值尽可能小为条件,采用基于新息的自适应算法,在线估计加速度计噪声的协方差R,得到符... 使用四元数卡尔曼滤波器进行姿态估计的性能与加速度噪声协方差R有很大的相关性。以四元数卡尔曼滤波器递推计算的新息协方差与测量的新息协方差的差值尽可能小为条件,采用基于新息的自适应算法,在线估计加速度计噪声的协方差R,得到符合实际加速度噪声水平的卡尔曼滤波器增益K,对微小型飞行器进行姿态估计。为了减少由新息引入自适应计算的测量噪声,使用渐消记忆的方法对测量的新息协方差进行处理。仿真结果表明,基于新息的自适应四元数卡尔曼滤波器在加速度计噪声协方差R难以测量时或R变化时,相对于四元数卡尔曼滤波器能更准确地获得姿态的估计,减小了滤波器对模型参数的依赖,增加了滤波器的鲁棒性。 展开更多
关键词 姿态估计 四元数卡尔曼滤波 自适应估计算法 微小型飞行器 渐消记忆法
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一种基于线性伪量测方程的无陀螺姿态确定方法 被引量：2
3
作者 范春石 张高飞 +2 位作者 孟子阳 赵剑 尤政 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第4期1290-1296,共7页
基于一种新型的四元数伪量测模型,给出了一种无陀螺卫星姿态确定算法。该滤波算法不需要对量测方程作线性化近似,能够有效提高大姿态角情况下的姿态确定性能。并通过引入强跟踪性,使算法获得了更高的收敛性。仿真结果表明,算法能够有效... 基于一种新型的四元数伪量测模型,给出了一种无陀螺卫星姿态确定算法。该滤波算法不需要对量测方程作线性化近似,能够有效提高大姿态角情况下的姿态确定性能。并通过引入强跟踪性,使算法获得了更高的收敛性。仿真结果表明,算法能够有效的提高无陀螺卫星在初始消旋、三轴稳定等工况下的姿态估计收敛速度,并能够实现高速旋转工况下的姿态跟踪。该算法具有简明的线性结构,计算负担符合实时要求,结构简单,对硬件配置要求不高,尤其适用于低成本的微小卫星。 展开更多
关键词 姿态确定 四元数滤波器 QKF 姿态角速度 强跟踪滤波器
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一种改进的自适应USQUE组合导航姿态估计方法 被引量：3
4
作者 吕旭 胡柏青 +2 位作者 徐大伟 李开龙 赵涛 《科学技术与工程》 北大核心 2021年第15期6494-6500,共7页
针对传统四元数无味卡尔曼滤波(unscented quaternion Kalman filter,USQUE)算法的量测噪声统计未知及时变引起滤波发散精度降低等问题,提出一种变分贝叶斯自适应四元数无味卡尔曼滤波算法(variational Bayesian-based adaptive USQUE,V... 针对传统四元数无味卡尔曼滤波(unscented quaternion Kalman filter,USQUE)算法的量测噪声统计未知及时变引起滤波发散精度降低等问题,提出一种变分贝叶斯自适应四元数无味卡尔曼滤波算法(variational Bayesian-based adaptive USQUE,VB-AUSQUE)。通过变分贝叶斯高斯迭代近似估计,获取近似的量测噪声协方差矩阵滤波先验条件。仿真和舰载测试表明:在捷联式惯性导航系统/全球定位系统(strapdown inertial navigation system/global navigation satellite system,SINS/GNSS)组合导航系统中,VB-AUSQUE算法能有效减少系统量测噪声未知及时变问题对姿态估计精度的影响,相比常规算法具有更高的精度。 展开更多
关键词 捷联惯导 组合导航 四元数无味卡尔曼滤波 自适应
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辅助信息源短时失效下的捷联惯性基组合导航算法 被引量：2
5
作者 张梦得 李开龙 +1 位作者 胡柏青 吕旭 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第10期2008-2015,共8页
捷联惯性基组合导航中,辅助信息源短时失效会导致组合精度降低,对此提出高斯过程回归辅助捷联惯性基组合导航算法。该方法利用经过组合导航闭环校正的捷联惯性导航系统速度输出作为高斯过程回归的训练输入集,辅助信息源的速度输出作为... 捷联惯性基组合导航中,辅助信息源短时失效会导致组合精度降低,对此提出高斯过程回归辅助捷联惯性基组合导航算法。该方法利用经过组合导航闭环校正的捷联惯性导航系统速度输出作为高斯过程回归的训练输入集,辅助信息源的速度输出作为训练输出集,在未发生失效时对高斯过程回归进行训练,辅助信息源失效时利用高斯过程回归预测辅助信息源输出以实现组合滤波量测更新。在实测实验中,利用低精度微机电系统/全球定位系统组合车载数据,比较所提算法与传统算法在失效情况下姿态、位置和陀螺常值漂移估计效果。结果显示:在60 s的短时失效情况下,所提算法纵摇、横摇、位置估计效果提高90%左右,航向估计提高70.7%,东向、北向陀螺漂移估计分别提高10.3%,10.8%,证明所提算法可以有效地解决组合导航中辅助信息源短时失效问题。 展开更多
关键词 捷联惯性导航 组合导航 四元数无迹卡尔曼滤波 高斯过程回归
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