基于不变扩展卡尔曼滤波的无人机姿态估计

作者：李世强; 易文俊

来源：测控技术, 2023, 42(09): 44-50.

DOI：10.19708/j.ckjs.2023.01.202

• 四旋翼无人机
• SO(3)
• 扩展卡尔曼滤波
• 姿态估计

为解决四旋翼无人机姿态估计问题，提出了一种不变扩展卡尔曼滤波(Invariant Extended Kalman Filter, InEKF)算法，用于同时估计四旋翼的姿态和惯性测量单元(Inertial Measurement Unit, IMU)的陀螺仪偏差。利用李群理论和不变观测器设计方法，将算法表述为一个连续时间随机非线性滤波器，其状态空间由直积矩阵李群SO(3)×R3给出，SO(3)中的估计值由IMU对重力矢量和地球磁场向量测量值加以修正。为在无人机上实现该算法，将状态和协方差传播方程离散化。最后，所提滤波算法相对于现有算法的性能优势通过仿真实验得到了验证。

• 单位
  瞬态物理国家重点实验室; 南京理工大学