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基于MEKF算法的水下机器人推进器容错控制研究
1
作者 王艳君 《计算机测量与控制》 2025年第10期111-118,共8页
针对在复杂水下环境中推进器故障易受水流、水温、水压等因素影响,导致如伪逆重构等传统容错控制方法无法及时响应的问题,对此,提出基于MEKF算法的水下机器人推进器容错控制方法;采用MEKF算法模型构建精确的水下机器人位置和姿态表达式... 针对在复杂水下环境中推进器故障易受水流、水温、水压等因素影响,导致如伪逆重构等传统容错控制方法无法及时响应的问题,对此,提出基于MEKF算法的水下机器人推进器容错控制方法;采用MEKF算法模型构建精确的水下机器人位置和姿态表达式;分析了水下机器人在运动过程中所受的水动力效应,包括流体阻力、升力、侧向力及其动态变化;设计AUV推进器建模准则的推力分配策略;通过融合航位预测与容错控制思想,动态调整各推进器的推力输出,实现对机器人行动偏转角的有效控制;实验结果表明,应用上述容错控制方法,在水下直航运动、升沉运动、侧向运动中均可以实现对机器人行动偏转角的有效控制,推进器的动力效果能够得到有效保障,有助于维持水下机器人的运动能力。 展开更多
关键词 乘性扩展卡尔曼滤波 水下机器人 推进器 容错控制 水动力效果 AUV模型
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基于MEKF的卫星姿态确定精度影响因素分析 被引量：4
2
作者 矫媛媛 周海银 +1 位作者 王炯琦 潘晓刚 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2010年第7期1480-1484,共5页
乘性扩展卡尔曼滤波(multiplicative extended Kalman filter,MEKF)方法是卫星姿态确定中最为成熟有效的方法之一。针对该姿态确定方法,采用EKF随机稳定性分析理论,定性地分析了MEKF姿态确定精度的影响因素及其影响情况,重点分析了星敏... 乘性扩展卡尔曼滤波(multiplicative extended Kalman filter,MEKF)方法是卫星姿态确定中最为成熟有效的方法之一。针对该姿态确定方法,采用EKF随机稳定性分析理论,定性地分析了MEKF姿态确定精度的影响因素及其影响情况,重点分析了星敏感器采样频率、卫星姿态角速度的大小、初始误差、滤波参数选取等因素对MEKF姿态确定精度的影响,并通过仿真实验验证了上述分析的合理性。上述研究不仅能够加深人们在理论上对MEKF姿态确定方法的认识,也能够为工程上利用MEKF进行姿态确定提供参考。 展开更多
关键词 姿态确定 乘性扩展卡尔曼滤波 影响因素
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基于MEKF的航天器姿态确定算法 被引量：3
3
作者 张力军 张士峰 +1 位作者 杨华波 钱山 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第6期46-52,共7页
乘性扩展卡尔曼滤波(Multiplicative Extended Kalman Filter,MEKF)方法被广泛应用于各种航天器姿态确定任务。针对任意参考坐标系,推导了姿态四元数的线性运动学方程和三分量姿态误差矢量的动力学模型,并分别设计了有陀螺和无陀螺两种... 乘性扩展卡尔曼滤波(Multiplicative Extended Kalman Filter,MEKF)方法被广泛应用于各种航天器姿态确定任务。针对任意参考坐标系,推导了姿态四元数的线性运动学方程和三分量姿态误差矢量的动力学模型,并分别设计了有陀螺和无陀螺两种姿态确定方案。系统研究了姿态敏感器常用的矢量观测模型,四元数观测模型以及欧拉角观测模型,设计了更具有一般性的MEKF滤波器,为航天任务中快速应用MEKF姿态确定算法提供理论参考和技术支撑。 展开更多
关键词 航天器 姿态确定 乘性扩展卡尔曼滤波 无陀螺姿态确定系统 欧拉角观测模型
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五自由度气浮台姿态的计算机视觉辅助确定 被引量：5
4
作者 许剑 杨庆俊 +1 位作者 包钢 李军 《四川大学学报（工程科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第4期220-226,共7页
为满足五自由度气浮台姿态确定的需要,结合实际情况,引入单目计算机视觉系统来弥补敏感器不足的缺陷,设计了一种"单目视觉+两轴倾角仪+三轴陀螺仪"的组合定姿方案。通过摄像机实时采集气浮台运动图像并识别出台上定位指示灯... 为满足五自由度气浮台姿态确定的需要,结合实际情况,引入单目计算机视觉系统来弥补敏感器不足的缺陷,设计了一种"单目视觉+两轴倾角仪+三轴陀螺仪"的组合定姿方案。通过摄像机实时采集气浮台运动图像并识别出台上定位指示灯的计算机图像坐标,根据文中推导的坐标变换公式,可以解算出气浮台的偏航角。在图像处理过程中采用跟踪微分器预估指示灯运动速度从而可以有效减小图像处理面积,将图像处理频率从7Hz提高到12Hz。最后采用四元数方法建立气浮台的姿态确定模型,基于MEKF方式对其姿态进行状态估计,实验证明这种定姿方式能够对气浮台的姿态进行精确的估计和校正,满足系统要求。 展开更多
关键词 航天器地面试验 五自由度气浮台 图像识别 跟踪微分器 乘性扩展卡尔曼滤波
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基于修正扩展卡尔曼序贯滤波的信息融合算法 被引量：6
5
作者 彭志专 冯金富 +1 位作者 聂光戍 谷志勇 《空军工程大学学报（自然科学版）》 CSCD 北大核心 2007年第5期33-36,共4页
针对基于扩展卡尔曼滤波的融合算法存在滤波精度不高的问题,将修正扩展卡尔曼滤波算法与集中式序贯融合算法相结合,用于毫米波雷达和红外传感器目标融合跟踪。即先对毫米波雷达进行修正扩展卡尔曼滤波,再将滤波结果与红外传感器进行融... 针对基于扩展卡尔曼滤波的融合算法存在滤波精度不高的问题,将修正扩展卡尔曼滤波算法与集中式序贯融合算法相结合,用于毫米波雷达和红外传感器目标融合跟踪。即先对毫米波雷达进行修正扩展卡尔曼滤波,再将滤波结果与红外传感器进行融合滤波。仿真结果表明该算法能够提高对机动目标的跟踪精度,增强跟踪系统对环境变化的适应能力。 展开更多
关键词 信息融合 机动目标跟踪 修正扩展卡尔曼滤波 序贯滤波
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机载雷达红外传感器集中式融合与管理 被引量：4
6
作者 于雷 黄俊 +1 位作者 庞春雨 张翌 《电光与控制》 北大核心 2009年第12期5-8,共4页
提出一种机载多传感器集中式序贯融合与管理的方法。传统扩展卡尔曼滤波融合算法滤波精度不高,因此先利用雷达传感器的量测,采用修正扩展卡尔曼滤波算法对目标状态进行估计,再把估计值作为红外传感器的预测值进行序贯融合。在此基础上... 提出一种机载多传感器集中式序贯融合与管理的方法。传统扩展卡尔曼滤波融合算法滤波精度不高,因此先利用雷达传感器的量测,采用修正扩展卡尔曼滤波算法对目标状态进行估计,再把估计值作为红外传感器的预测值进行序贯融合。在此基础上采用分辨力增益的方法对传感器进行管理。仿真结果表明该方法能够提高对目标的跟踪精度,增强跟踪系统对环境变化的适应能力。 展开更多
关键词 传感器管理 机载传感器 修正扩展卡尔曼滤波 序贯滤波 分辨力增益
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基于乘性扩展卡尔曼滤波的水下机器人姿态估计 被引量：11
7
作者 唐军 王子梦 罗瑞智 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2022年第11期126-129,共4页
针对缆控水下机器人(ROV)运行时姿态估计的精准性和实时性问题,设计了一种基于乘性扩展卡尔曼滤波(MEKF)的姿态估计算法。该算法通过线性化姿态运动学方程,分别建立标称状态方程和误差状态方程,在扩展卡尔曼滤波框架下融合微机电系统(ME... 针对缆控水下机器人(ROV)运行时姿态估计的精准性和实时性问题,设计了一种基于乘性扩展卡尔曼滤波(MEKF)的姿态估计算法。该算法通过线性化姿态运动学方程,分别建立标称状态方程和误差状态方程,在扩展卡尔曼滤波框架下融合微机电系统(MEMS)传感器数据,实时估计姿态和偏差。为验证该算法可行性,采集水下动态实验数据进行融合,与参考值相比较,并在仿真环境下与姿态估计算法中广泛使用的显性互补滤波(ECF)以及梯度下降(GD)法分析对比。结果表明:算法能实时稳定输出ROV的姿态信息,并且在动态性、收敛性和准确性等方面均优于其他两种算法。基本满足ROV姿态估计收敛性好、精度高等要求。 展开更多
关键词 水下机器人 姿态估计 乘性扩展卡尔曼滤波 微机电系统传感器
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修正时延扩展卡尔曼滤波MIMO声纳目标跟踪方法研究
8
作者 罗胜男 付广义 +2 位作者 贺旭 李宇 尹力 《声学技术》 CSCD 2013年第6期458-463,共6页
分布式多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)声纳是一种通过MIMO技术规划时空信道来提高声纳探测性能的新型主动探测声纳体制。由于分布式MIMO声纳节点分布间隔大,水中声速较小,由各发射节点同步发射的测距信号将经过不... 分布式多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)声纳是一种通过MIMO技术规划时空信道来提高声纳探测性能的新型主动探测声纳体制。由于分布式MIMO声纳节点分布间隔大,水中声速较小,由各发射节点同步发射的测距信号将经过不同的时延到达目标,因此各接收节点测得的距离值分别对应于目标不同时刻的状态。常规的定位方法并没有考虑传播时延对测量值的影响,因而定位精度受到限制。提出了一种修正时延的扩展卡尔曼滤波方法(Modified Extended Kalman Filter,MEKF)对分布式MIMO声纳系统中的移动目标进行跟踪。仿真结果表明,与常规的目标定位跟踪方法相比,该方法有定位精度高、收敛速度快、跟踪性能稳定的特点。 展开更多
关键词 分布式MIMO声纳系统 定位精度 修正时延的扩展卡尔曼滤波 目标跟踪
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