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A FIR flter assisted with the predictive model and ELM integrated for UWB-based Quadrotor aircraft localization

Satellite Navigation 2023年第1期4卷 128-139,I0004页

作者： Yuan Xu Dong Wan Shuhui Bi Hang Guo Yuan Zhuang School of Electrical Engineering University of JinanJinanChina Institute of Space Science and Technology Nanchang UniversityNanchangChina. State Key Laboratory of Information Engineering in Surveying Mapping and Remote SensingWuhan UniversityWuhanChina. Shandong Honest Credibility Electric Science and Tehcnology Co. Ltd.DezhouChina.

To improve the accuracy of the Ultra-Wide Band(UWB)based Quadrotor aircraft localization,a Finite Impulse Response(FIR)flter aided with an integration of the predictive model and Extreme Learning Machine(ELM)is proposed in this work.The FIR flter estimates the quad-rotor aircraft’s position by fusing the positions measured with the UWB and Inertial Navigation System respectively.When the UWB dada are unavailable,both the ELM and the predictive model are used to provide the measurements,replacing those unavailable UWB data,for the FIR flter.The ELM estimates the measurement via the mapping between the one step prediction of state vector and the measurement built when the UWB data are available.For the predictive model,we mathematically describe the missing UWB data.Then,both the measurements estimated with the ELM and predictive model are employed to estimate the observations via Mahalanobis distance.The test results show that the FIR flter aided by the predictive model/ELM integrated can reduce the Cumulative Distribution Function and position Root Mean Square Error efectively when the UWB is unavailable.Compared with the ELM assisted FIR flter,the proposed FIR flter can reduce the localization error by about 48.59%,meanwhile,the integrated method is close to the method with a better solution.

关键词： Ultra-Wide Band(UWB) Quadrotor aircraft localization FIR flter ELM

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