| 基于四元数平方根容积卡尔曼滤波的姿态估计 |
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| 引用本文： | 钱华明,黄蔚,葛磊,张广拓.基于四元数平方根容积卡尔曼滤波的姿态估计[J].北京航空航天大学学报,2013,39(5). |
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| 作者姓名： | 钱华明 黄蔚 葛磊 张广拓 |
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| 作者单位： | 1. 哈尔滨工程大学自动化学院,哈尔滨,150001
2. 天津航海仪器研究所,天津,300131 |
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| 基金项目： | 国家自然科学基金资助项目 |
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| 摘 要： | 针对飞行器姿态确定中乘性扩展卡尔曼滤波(MEKF,Multiplicative Extended Kalman Filter)在较大初始姿态误差角情况下存在估计精度低及收敛速度慢的问题,提出了一种四元数平方根容积卡尔曼滤波(QSCKF,Quaternion Square-root Cubature Kalman Filter)算法.在推导姿态确定系统四元数非线性误差模型的基础上,采用容积数值积分理论来计算非线性函数的均值与方差,同时使用平方根的形式来提高数值稳定性；针对四元数规范化问题,采用拉格朗日代价函数法求解四元数加权均值.仿真结果表明:在初始姿态误差较大的情况下,该算法相比较于MEKF以及无迹四元数估计法(USQUE,Unscented Quaternion Estimator),估计精度高且收敛速度快,滤波稳定性好,同时估计时间比USQUE缩短了1/3.
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| 关 键 词： | 平方根容积卡尔曼滤波 四元数 拉格朗日代价函数法 姿态估计 |
Attitude estimation based on quaternion square-root cubature Kalman filter |
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