基于奇异值分解的改进TCKF姿态估计算法

作者：钱镭源; 张建强; 许国强; 曹文涛

来源：矿山测量, 2021, 49(06): 32-38.

• 姿态估计
• 微惯性测量单元
• 正交变换容积卡尔曼滤波
• 协方差矩阵
• 奇异值分解

针对微惯性测量单元精度较低及正交变换容积卡尔曼滤波(Transformed Cubature Kalman Filter, TCKF)协方差矩阵非正定导致滤波终止的问题,提出了一种基于奇异值分解的改进TCKF(Attitude Singular Value Decomposition Transformed Cubature Kalman Filter, ASVDTCKF)姿态估计算法。该算法以陀螺仪、加速度计和磁力计解算的姿态角作为量测,以姿态四元数作为状态,采用奇异值分解代替Cholesky分解的ASVDTCKF进行数据融合,实时估计姿态角。实验结果表明,在静态和动态条件下,ASVDTCKF能够有效解决TCKF误差协方差矩阵非正定造成的滤波终止问题,与平方根TCKF相比,姿态估计精度和运算效率平均提高了10.6%和19.7%,更适用于矿山等复杂环境的载体姿态测量。

• 单位
  运城职业技术学院