基于特殊正交群上的姿态与偏置估计的几何非线性滤波：几乎全局收敛性
系统与控制
2025-03-12 v1 系统与控制
摘要
本文提出了一种用于特殊正交群 上的姿态与偏置估计的新型几何非线性滤波器，该滤波器利用矩阵测量。该滤波器的结构类似于连续时钟确定性乘性扩展卡尔曼滤波器 (MEKF)。与 MEKF 相比，主要区别在于在滤波器增益和增益更新方程中加入曲率校正项。这些项确保提出的滤波器（命名为广义 -MEKF ）使估计误差系统的期望平衡点几乎全局一致渐近稳定 (AGUAS)。更准确地说，对于除初始角速度估计误差等于 弧度的初始条件外的所有初始条件，姿态和偏置估计误差都会一致渐近收敛到零。此外，在估计误差较小的情况下，提出的广义 -MEKF 可简化为使用矩阵测量的标准 -MEKF。仿真结果表明，所提滤波器的性能与后者相似。因此，所提滤波器相对于 MEKF 的主要优势在于保证（几乎）全局一致渐近稳定性。
关键词
引用
@article{arxiv.2503.08255,
title = {Geometric Nonlinear Filtering with Almost Global Convergence for Attitude and Bias Estimation on the Special Orthogonal Group},
author = {Farooq Aslam and Muhammad Farooq Haydar and Suhail Akhtar},
journal= {arXiv preprint arXiv:2503.08255},
year = {2025}
}