基于證據(jù)融合的四旋翼飛行器姿態(tài)估計(jì)方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于證據(jù)融合的四旋翼飛行器姿態(tài)估計(jì)方法。本發(fā)明建立四旋翼飛行器姿態(tài)的狀態(tài)方程與觀測(cè)方程，其中的狀態(tài)與觀測(cè)噪聲都被建模為三角形可能性分布函數(shù)。將該函數(shù)轉(zhuǎn)換為噪聲證據(jù)，然后將它們帶入狀態(tài)方程和觀測(cè)方程與實(shí)際觀測(cè)值合成后，即可生成三種描述飛行器狀態(tài)的證據(jù)，利用證據(jù)組合規(guī)則實(shí)現(xiàn)這些證據(jù)的融合，通過(guò)區(qū)間映射工具實(shí)現(xiàn)三個(gè)證據(jù)在連續(xù)時(shí)刻的遞歸傳播。對(duì)融合后證據(jù)所包含的信度賦值進(jìn)行加權(quán)，即可得到飛行器姿態(tài)的估計(jì)值。本發(fā)明所提方法無(wú)需滿足狀態(tài)和觀測(cè)噪聲概率分布已知的苛刻要求，而只需限定噪聲有界且可用簡(jiǎn)單的三角形函數(shù)描述。這增加了在實(shí)際姿態(tài)估計(jì)中的實(shí)用性，與已有經(jīng)典方法相比，也具有較高的估計(jì)精度。
【專利說(shuō)明】基于證據(jù)融合的四旋翼飛行器姿態(tài)估計(jì)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于證據(jù)融合的四旋翼飛行器姿態(tài)估計(jì)方法，屬于飛行器姿態(tài)估計(jì)與控制【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】 [0002]現(xiàn)代傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和各種智能信息處理技術(shù)的快速發(fā)展，推動(dòng)了面向各種功能需求的航空航天飛行器在國(guó)防和民用領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用。由于功能需求多樣且應(yīng)用環(huán)境復(fù)雜，使得對(duì)飛行器姿態(tài)估計(jì)的穩(wěn)定性和精準(zhǔn)性方面提出了較高的要求，因此對(duì)飛行器姿態(tài)估計(jì)方法的研究具有十分重要的理論和實(shí)際意義。
[0003]根據(jù)飛行器的不同應(yīng)用場(chǎng)景和性能要求，可采用不同的姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)及估計(jì)方法，但其本質(zhì)都是以非線性濾波為基礎(chǔ)。目前廣泛使用的非線性濾波方法是擴(kuò)展卡爾曼濾波(Extended Kalman Filter, EKF)和無(wú)跡卡爾曼濾波(Unscented Kalman Filter, UKF)等，它們都要求系統(tǒng)的狀態(tài)噪聲與觀測(cè)噪聲的概率分布等統(tǒng)計(jì)特性精確已知，但是在實(shí)際中，通常沒(méi)有足夠的先驗(yàn)數(shù)據(jù)用于統(tǒng)計(jì)出精確的概率分布，更容易得到的是噪聲變化的大致界限。所以，研究噪聲有界下的飛行器姿態(tài)估計(jì)問(wèn)題，更加貼合實(shí)際應(yīng)用環(huán)境，且具有較強(qiáng)的理論研究?jī)r(jià)值。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明的目的在于，所提出的一種基于證據(jù)融合的四旋翼飛行器姿態(tài)估計(jì)方法，可以在狀態(tài)與觀測(cè)噪聲有界情況下，建立關(guān)于飛行器姿態(tài)狀態(tài)方程、觀測(cè)方程及實(shí)際測(cè)量的證據(jù)，通過(guò)證據(jù)融合得到姿態(tài)估計(jì)值，利用區(qū)間映射工具實(shí)現(xiàn)證據(jù)的傳播，從而解決狀態(tài)和觀測(cè)噪聲統(tǒng)計(jì)分布不能精確獲得的情況下的姿態(tài)估計(jì)問(wèn)題。
[0005]本發(fā)明提出的一種基于證據(jù)融合的四旋翼飛行器姿態(tài)估計(jì)方法，包括以下各步驟:
[0006](I)建立四旋翼飛行器姿態(tài)的狀態(tài)方程與觀測(cè)方程，具體步驟如下
[0007](1-1)建立四旋翼飛行器姿態(tài)的狀態(tài)方程如式(I)所示:
[0008]
【權(quán)利要求】
1.基于證據(jù)融合的四旋翼飛行器姿態(tài)估計(jì)方法，其特征在于該方法包括以下各步驟: (I)建立四旋翼飛行器姿態(tài)的狀態(tài)方程與觀測(cè)方程，具體是: (1-1)建立四旋翼飛行器姿態(tài)的狀態(tài)方程如式(I)所示: xk+1 = Axk+Q (v) (I)式⑴中，k為自然數(shù)，表示時(shí)刻，xkqu q2,k ft』表示k時(shí)刻四旋翼飛行器姿態(tài)的四元數(shù)狀態(tài)向量，A為狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣
【文檔編號(hào)】G01C21/20GK103697890SQ201310641284
【公開(kāi)日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2013年12月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月3日
【發(fā)明者】徐曉濱, 劉征, 李宏偉, 張鎮(zhèn) 申請(qǐng)人:杭州電子科技大學(xué)