电光与控制, 2013, 20 (7): 53, 网络出版: 2013-07-09   

基于扩展卡尔曼滤波的动中通低成本姿态估计

LowCost Attitude Estimation Based on Extended Kalman Filter for SatcomontheMove
作者单位
第二炮兵工程大学,西安71002
摘要
针对动中通系统低成本姿态估计问题,提出了一种基于扩展卡尔曼滤波的姿态估计算法。该算法以四元数作为状态变量,通过融合陀螺、加速度计以及单基线GPS位置和速度信息估计载体的姿态信息。针对载体机动加速度的影响,通过单基线GPS提供的速度信息对载体的机动加速度进行初步补偿;当载体发生转弯时,利用侧滑角补偿法进一步校正。实验结果表明,该算法成功融合了陀螺的短时精确性、加速度计的长时稳定性和GPS精确的测速和定位功能,系统的动态估计精度在±0.5°内,满足了动中通的应用要求。
Abstract
A lowcost attitude estimation method using Extended Kalman Filter (EKF) was proposed for satcomonthemove (SOTM)which taking Quaternion as state variablesand the attitude information was estimated by fusing the angular output of gyrosthe acceleration output of accelerometers and the position and velocity output of twoantenna GPS.The GPSmeasured velocity was used to compensate for the maneuvering accelerationand the sideslip angle was used to further correct the maneuvering acceleration when the vehicle was turning.Experiment results show that the proposed method can combine together the good shortterm accuracy of gyrosthe good longterm stability of accelerometersand the precise position and velocity of GPSwhich is feasible for attitude stabilization of SOTM with the dynamic estimation error controlled within ±0.5°.

闫林波, 贾维敏, 姚敏立, 沈晓卫. 基于扩展卡尔曼滤波的动中通低成本姿态估计[J]. 电光与控制, 2013, 20(7): 53. YAN Linbo, JIA Weimin, YAO Minli, SHEN Xiaowei. LowCost Attitude Estimation Based on Extended Kalman Filter for SatcomontheMove[J]. Electronics Optics & Control, 2013, 20(7): 53.

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