无陀螺卫星姿态的二阶插值非线性滤波估计

采用四元数作为姿态描述参数 ,提出了一种确定无陀螺卫星姿态的新方法 ,即二阶插值非线性姿态估计算法 ,它能够利用星敏感器提供的矢量观测信息准确地估计三轴稳定卫星的姿态。这种姿态估计算法的实现非常简单 ,其运算量与传统的扩展卡尔曼滤波姿态估计算法相当 ,但滤波性能却与基于二阶泰勒级数近似得到的非线性姿态估计算法一致。而且 ,在二阶插值非线性姿态估计算法中 ,不会遇到由四元数正交约束所造成的协方差阵奇异性问题。

基于二阶斯特林插值滤波器的电池SOC估计

锂离子电池荷电状态(SOC)精确估计是延长电池寿命和安全使用的关键。为了准确估计电池的荷电状态,本文采用混合二阶RC模型和二阶斯特林插值滤波算法对锂电池的SOC值进行估计。首先对混合二阶模型的锂电池动态特性跟踪性能进行了研究,随后给出了一种基于二阶斯特林插值滤波器的锂电池SOC估计算法,并在安时积分法中加入不可用容量作为新的标准值。最后用实验数据与仿真结果进行了对比。仿真和实验的结果表明,该模型能很好地体现锂电池的动态特性,且二阶斯特林插值滤波算法有着比扩展卡尔曼滤波算法更好的估计精度,而且比起EKF能更准确的跟踪锂电池的非线性程度。

插值非线性滤波技术在大失准角传递对准中的应用研究

为了避免扩展Kalman滤波算法中的矩阵微分计算，提高计算效率，降低非线性函数线性化逼近中的高阶截断误差影响，文中分别利用一阶和二阶Stirling多项式插值逼近公式计算系统状态变量均值和方差矩阵，按照EKF滤波算法计算流程建立非线性系统一阶和二阶插值滤波算法。基于大失准角传递对准非线性系统滤波实时性和精确性要求，应用一阶和二阶插值滤波算法对其实现系统状态滤波研究。从仿真结果可以看出，与EKF算法相比，插值滤波算法计算量小，有效提高了传递对准非线性系统滤波精度，其中二阶插值滤波算法估计性能最好。

插值滤波器在单站外辐射源无源定位中的应用

把一种基于stirling内插公式的插值滤波器(DDF),应用于单站外辐射源无源定位中的非线性滤波问题。与传统扩展kalman滤波(EKF)相比,插值滤波器避免了非线性方程泰勒展开求解的过程,同时实现复杂性和计算量都很小。计算机仿真表明,一阶插值滤波(DD1)滤波精度相当EKF,而二阶插值滤波(DD2)滤波精度接近甚至略优于无轨迹kalman滤波(UKF)。

单目视觉中基于IEKF,DD1及DD2滤波器的位姿和运动估计(英文)

用单摄像机所获取的二维(2D)图像来估计两坐标之间的相对位姿和运动在实际应用中是可取的,其难点是从物体的三维(3D)特征投影到2D图像特征的过程是一个非线性变换,把基于单目视觉的位姿和运动估计系统定义为一个非线性随机模型,分别以迭代扩展卡尔曼滤波器(IEKF)、一阶斯梯林插值滤波器(DD1)和二阶斯梯林插值滤波器(DD2)作非线性状态估计器来估计位姿和运动.为了验证每种估计器的相对优点,用文中所提方法对每种估计器都作了仿真实验,实验结果表明DD1和DD2滤波器的特性要比IEKF好.

旋转弹导航系统研究

旋转弹自转角速度大,由陀螺仪和加速度计组成的传统导航系统难以应用,提出用微小型加速度计构成无陀螺微惯性测量单元GFMIMU(Gyroscope-Free Micro Inertial Measurement U-nit)为旋转弹提供完整的导航信息。根据无陀螺的测量原理,充分利用多个加速度计的冗余输出信息构建自滤波系统,抑制GFMIMU角速度误差的快速发散。为克服GFMIMU长时间工作姿态角误差的积累,采用磁强计与其进行组合导航;从解算精度与实时性考虑,基于四元数描述建立了该组合导航系统的状态方程和观测方程,并采用二阶插值滤波器进行信息融合。最后,对所设计的组合导航系统进行系统仿真,仿真结果验证了该系统设计方案的可行性。

空间非合作机动目标跟踪相对导航方法研究

就基于雷达测量的空间非合作机动目标跟踪相对导航问题进行了研究,提出了一套既能够处理测量粗差,又能使滤波器在存在未知输入情况下快速收敛的相对导航算法。本文将强跟踪滤波器的思想引入到二阶分离插值滤波算法(DDF2),设计DDF2-STF滤波器;另外,本文将DDF2与Huber滤波算法相结合,设计DDF2-Huber滤波器;最后,本文设计了相应的滤波器切换准则,根据不同情况选用DDF2-Huber和DDF2-STF滤波器,从而得到一套完整的相对导航算法。数学仿真证实了所提出相对导航算法的有效性。本文的研究成果为工程设计提供了理论参考。

基于DDF2的RTS平滑方法在机载分布式POS中的应用

机载分布式POS是一种基于惯性/卫星组合技术的柔性基线、多节点、高精度时空测量系统,是多任务航空遥感载荷高精度成像的关键装置。为了解决机载分布式POS因柔性基线效应导致的大失准角非线性问题,提出了将基于二阶插值微分滤波(Second-order Divided Difference Fil-ter,DDF2)的(RTS Rauch Tung Striebel,RTS)平滑方法应用于机载分布式POS。首先,针对机载分布式POS的大失准角非线性问题,建立了非线性系统状态模型和量测模型。其次,基于DDF2提出了分布式POS传递对准RTS平滑估计方法,以获取更高精度的运动参数。最后,通过半物理车载实验验证了相比传统方法,此方法的航向测量误差由0.0060°降至0.0041°,精度提高了31.67%。