四元数约束的容积卡尔曼滤波及其应用
Cubature Kalman filter with quaternion constraint and its application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.