四元数约束的容积卡尔曼滤波及其应用

作     者：钱华明 黄蔚 孙龙 QIAN Huaming;HUANG Wei;SUN Long

作者机构：哈尔滨工程大学自动化学院哈尔滨150001 

出 版 物：《哈尔滨工业大学学报》 (Journal of Harbin Institute of Technology)

年 卷 期：2014年第46卷第7期

页      面：40-46页

核心收录：

学科分类：0810[工学-信息与通信工程] 08[工学] 081105[工学-导航、制导与控制] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0811[工学-控制科学与工程] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(61104036) 哈尔滨市科技创新人才研究专项资金(优秀学科带头人)资助项目(2014RFXXJ074) 

主　　题：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 

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(quaternion constrained cubature kalman filter,QCCKF)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算系统状态的后验均值和协方差,给出了QCCKF滤波递推公式.设计的QCCKF算法可以有效地对状态进行估计,扩展了CKF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CKF和无迹四元数估计法(unscented quaternion estimator,USQUE),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题,验证了算法的有效性.