用于平台低成本姿态与航向估计的右不变非线性互补滤波器
机器人学
2016-12-02 v2
摘要
本文提出了一种计算需求低的新型滤波器，用于解决机器人平台的姿态估计问题。该问题通常通过对来自传感器套件（主要包括加速度计、陀螺仪和数字罗盘）的测量进行扩展卡尔曼滤波来解决。低成本机器人平台需要更简单且计算效率更高的方法来解决这一滤波问题。因此，具有恒定增益的非线性观测器应运而生，承担了这一角色。非线性互补滤波器是该领域的一个流行选择，其滤波算法不需要协方差矩阵传播及相关的计算开销。然而，互补滤波器的增益调节过程并非最优，通常通过试错法手动选取。这一过程与卡尔曼滤波器等随机滤波器所提供的基于系统噪声的调节能力相悖。本文提出了互补滤波器的右不变公式，为滤波器保留了类似卡尔曼滤波的基于系统噪声的增益调节能力。所得滤波器在基本嵌入式硬件上运行高效，具有直观的基于系统噪声的增益调节能力和精确的姿态估计。该滤波器的性能通过数值仿真以及在 ARDrone 2.0 微型飞行器平台上进行实验实现得到了验证。
引用
@article{arxiv.1611.10346,
title = {The Right Invariant Nonlinear Complementary Filter for Low Cost Attitude and Heading Estimation of Platforms},
author = {Oscar De Silva and George K. I. Mann and Raymond G. Gosine},
journal= {arXiv preprint arXiv:1611.10346},
year = {2016}
}