存在角速度测量偏置下的变分姿态估计器

刚体姿态运动估计是若干应用中长期存在的问题。该问题具有挑战性主要因为刚体运动由非线性动力学描述且状态空间非线性。扩展卡尔曼滤波及其若干变体在过去几十年中一直是姿态估计的标准且最常用方案。这些方案作为非线性最优滤波问题的近似解得到。然而，这些近似或近优解一般而言可能无法给出稳定估计方案。变分姿态估计器最近被引入，以填补在初始状态不确定和未知测量噪声存在下任意刚体姿态运动稳定估计的空白。该估计器通过将变分力学的拉格朗日-达朗贝尔原理应用于由测量与状态估计间残差构造的拉格朗日量获得，其中耗散项在角速度测量残差中线性。本文中，变分姿态估计器被推广到包含除测量噪声外还具有常值偏置的角速度测量。状态估计几乎全局收敛于状态空间中的真实状态。此外，一旦状态估计收敛到真实状态，偏置估计收敛到真实偏置。