[发明专利]一种应用于飞行器姿态估计的扩展卡尔曼滤波方法

摘要

本发明提出一种应用于飞行器姿态估计的扩展卡尔曼滤波方法，能够处理各种复杂干扰的非线性系统姿态估计。第一步：建立基于观测器的飞行器的动力学模型；第二步：根据第一步建立的模型方程，对加速度计和陀螺仪所测量三轴的姿态角θ加和三轴姿态角速度ω陀进行互补滤波，滤除高频和低频干扰，得到较纯净的信息值θ，去除可能系统内部及外部的扰动；第三步：利用第二步得到的信息值θ，采用扩展Kalman滤波方法对状态变量进行估计，得到的值即为姿态的估计值，从而完成了对飞行器状态的估计。

主权项

一种应用于飞行器姿态估计的扩展卡尔曼滤波方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步：建立基于观测器的飞行器的动力学模型，该模型方程具体如下： x · 1 ( t ) = - S [ ω m ( t ) ] x 1 ( t ) + S [ b ω ( t ) ] x 1 ( t ) x · 2 ( t ) = - S [ ω m ( t ) ] x 2 ( t ) + S [ b ω ( t ) ] x 2 ( t ) b · ω ( t ) = 0 y 1 ( t ) = x 1 ( t ) y 2 ( t ) = x 2 ( t ) 其中x1，x2是陀螺仪和加速度计的敏感值；bω是角速度误差；S[ω(t)]为一个对称矩阵，其值是由载体坐标系到本地坐标系的转换矩阵R(t)确定，关系式为 R · ( t ) = ( t ) S [ ω ( t ) ] ; 第二步：根据第一步建立的模型方程，对加速度计和陀螺仪所测量三轴的姿态角θ加和三轴姿态角速度ω陀进行互补滤波，滤除高频和低频干扰，得到较纯净的信息值θ，去除可能系统内部及外部的扰动；第三步：利用第二步得到的信息值θ，采用扩展Kalman滤波方法对状态变量进行估计，得到的值即为姿态的估计值，从而完成了对飞行器状态的估计。