四元数约束的容积卡尔曼滤波及其应用.pdfVIP

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2017-04-25 发布于北京
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四元数约束的容积卡尔曼滤波及其应用.pdf

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第卷第期哈尔滨工业大学学报４６　７　　　　　　　　Ｖｏｌ?? ４６Ｎｏ?? ７年月　　２０１４７ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＨＡＲＢＩＮＩＮＳＴＩＴＵＴＥＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＪｕｌ．２０１４　　　　　　四元数约束的容积卡尔曼滤波及其应用钱华明，黄蔚，孙龙　　哈尔滨工程大学自动化学院哈尔滨（，１５０００１）摘要：针对一些非线性系统状态变量中存在四元数约束的情况，提出了一种四元数约束下的容积卡尔曼滤波　（，）算法基于最小约束代价函数，采用三阶球面相径容积规则近似计ｑｕａｔｅｒｎｉｏｎｃｏｎｓｔｒａｉｎｅｄｃｕｂａｔｕｒｅｋａｌｍａｎｆｉｌｔｅｒＱＣＣＫＦ．－算系统状态的后验均值和协方差，给出了滤波递推公式设计的算法可以有效地对状态进行估计，扩展ＱＣＣＫＦ．ＱＣＣＫＦ了的应用范围最后对飞行器姿态估计系统进行仿真，仿真结果表明，该算法估计精度优于常规和无迹四元数ＣＫＦ．ＣＫＦ估计法（，），并满足四元数约束条件，较好地解决了非线性系统存在四元数约束的问ｕｎｓｃｅｎｔｅｄｑｕａｔｅｒｎｉｏｎｅｓｔｉｍａｔｏｒＵＳＱＵＥ题，验证了算法的有效性．关键词：容积卡尔曼滤波；四元数约束；最小约束代价函数；三阶球面相径容积规则－中图分类号：文献标志码：文章编号：Ｕ６６６?? １２Ａ０３６７－６２３４（２０１４）０７－００４０－０７ＣｕｂａｔｕｒｅＫａｌｍａｎｆｉｌｔｅｒｗｉｔｈｑｕａｔｅｒｎｉｏｎｃｏｎｓｔｒａｉｎｔａｎｄｉｔｓａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＱＩＡＮＨｕａｍｉｎｇ，ＨＵＡＮＧＷｅｉ，ＳＵＮＬｏｎｇ（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ，ＨａｒｂｉｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，１５０００１Ｈａｒｂｉｎ，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｉｍｉｎｇａｔｔｈｅｃａｓｅｏｆｔｈｅｓｔａｔｅｖｅｃｔｏｒｗｉｔｈｑｕａｔｅｒｎｉｏｎｃｏｎｓｔｒａｉｎｔｉｎｓｏｍｅｎｏｎｌｉｎｅａｒｓｙｓｔｅｍｓ，ａｑｕａｔｅｒｎｉｏｎｃｏｎｓｔｒａｉｎｅｄｃｕｂａｔｕｒｅＫａｌｍａｎｆｉｌｔｅｒａｌｇｏｒｉｔｈｍｉｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｂａｓｅｄｏｎａｍｉｎｉｍｕｍｃｏｎｓｔｒａｉｎｅｄｃｏｓｔｆｕｎｃｔｉｏｎ，ｔｈｉｓａｌｇｏｒｉｔｈｍｕｓｅｓｔｈｒｅｅ?ｄｅｇｒｅｅｓｐｈｅｒｉｃａｌ?ｒａｄｉａｌｃｕｂａｔｕｒｅｒｕｌｅｔｏａｐ