特殊欧几里得群 SE(3) 上具瞬态与稳态性能保证的非线性位姿滤波器
最优化与控制
2021-04-15 v2
摘要
提出了两种直接在特殊欧几里得群 SE(3) 上开发的新型非线性位姿（即姿态与位置）滤波器，其能够保证预设的瞬态与稳态性能特征。位置误差与姿态误差的归一化欧氏距离被限制在任意给定的大集合内起始，并从几乎任意初始条件系统性且渐近地收敛到原点。瞬态误差保证不超过预设值，而稳态误差由预定义的小值界定。第一个位姿滤波器基于一组矢量测量与一组速度矢量耦合工作，并需要初步位姿重构。相反，第二个滤波器能够利用一组矢量测量和一组速度矢量直接实现其功能。两种提出的滤波器均提供合理的位姿估计且具有优越的收敛特性，同时能够使用从低成本惯性测量、地标测量和速度测量单元获得的测量值。仿真结果在考虑初始化大误差、速度矢量及矢量测量组中的高水平不确定性时，展示了所提滤波器的有效性与鲁棒性。姿态、位置、位姿估计、非线性观测器、估计、特殊正交群、特殊欧几里得群、SO(3)、SE(3)、预设性能函数、瞬态、稳态误差、变换误差、地标、特征测量、PPF、IMU、李代数、李群、投影、陀螺仪、惯性测量单元、刚体、微机电系统、传感器、IMU、MEMS、横滚、俯仰、偏航、无人机、四旋翼、SVD、固定、移动、车辆、机器人、机器人系统、航天器、潜艇、水下航行器。
引用
@article{arxiv.1906.03326,
title = {Nonlinear Pose Filters on the Special Euclidean Group SE(3) with Guaranteed Transient and Steady-state Performance},
author = {Hashim A. Hashim and Lyndon J. Brown and Kenneth McIsaac},
journal= {arXiv preprint arXiv:1906.03326},
year = {2021}
}
备注
IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics: Systems