Перейти до вмісту
Наукові вісті КПІ
ISSN 2617-5509 · e‑ISSN 2663-7472 Відкритий доступ · CC BY 4.0
Т. · № 1 · 2019 бер 5, 2019 статті

СПРОЩЕННЯ МОДЕЛІ ВИМІРЮВАННЯ В АЛГОРИТМІ КВАТЕРНІОННОГО ФІЛЬТРА КАЛМАНА БЕЗПЛАТФОРМНОЇ КУРСОВЕРТИКАЛІ

YB
Yevhen I. Bilous Відповідальний Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute, Ukraine Україна
ON
Oleh I. Nesterenko Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute, Ukraine Україна
Опублікованобер 5, 2019
PDF
НВКПІ 1 ТОМ · 1
ТОМ · № 1 · 2019 Переглянути випуск

Анотація

Проблематика. Одним із найпоширеніших варіантів корекції безплатформної курсовертикалі (БКВ) є застосування алгоритмів із використанням оптимального фільтра Калмана (ОФК). Такий алгоритм дає змогу оцінювати і компенсувати похибки визначення кутів орієнтації, зміщення нулів гіроскопів та зменшує вплив шумів датчиків. Проте основною проблемою відомих аналогів є надлишковість інформації в моделі вимірювання, що призводить до підвищення обчислювальних затрат алгоритму. Своєю чергою це змушує використовувати для побудови таких систем більш потужні і, отже, дорогі процесори. В роботі розглядається варіант спрощення моделі вимірювання ОФК. Мета дослідження. Метою роботи є зниження обчислювальних затрат алгоритму БКВ із використанням ОФК. Методика реалізації. Для зниження обчислювальних затрат алгоритму БКВ пропонується спрощення вектора вимірювання ОФК. Для цього розроблено модель вимірювання БКВ і показано перехід від кутів похибок до кватерніона похибки. Завдяки виключенню надлишкової інформації з моделі вимірювання спрощено вектор вимірювання з шести компонентів до трьох. Доведено спостережуваність усіх похибок БКВ, що входять до вектора стану, при використанні спрощеного вектора вимірювання. Ефективність спрощення підтверджено оцінкою обчислювальних затрат алгоритму. Результати дослідження. Результатом дослідження є математична модель вимірювання ОФК для БКВ зниженого порядку (з шести компонентів до трьох), яка дає можливість оцінювати всі компоненти вектора стану похибок БКВ. Висновки. Запропоновано варіант спрощення моделі вимірювання ОФК, який використовується в алгоритмі роботи БКВ, за рахунок чого значно зменшується обсяг обчислень алгоритму порівняно з відомими аналогами.

Ключові слова

#Система орієнтації #Курсовертикаль #Кватерніон #Фільтр Калмана #Модель вимірювання

Посилання

  1. D.S. Pelpor et al ., Gyroscopic Systems . Gyroscopic Devices and Systems . Moscow, SU: High School, 1988.
  2. M. Euston et al. , “A complementary filter for attitude estimation of a fixed wing UAV”, in Proc. IEEE/RSJ Int. Conf. Intelligent Robots and Systems , pp. 340–345, 2008. doi: 10.1109/IROS.2008.4650766
  3. L. Ryzhkov, “Complementary filter design for attitude determination”, in Proc. IEEE 5th Int. Conf. Methods and Systems of Na ­ vigation and Motion Control (MSNMC) , pp. 214–217, 2018. doi: 10.1109/MSNMC.2018.8576177
  4. D. Gebre-Egziabher et al. , “A gyro-free quaternion-based attitude determination system suitable for implementation using low cost sensors”, in Proc. IEEE Position Location and Navigation Symposium , pp. 185–192, 2000. doi: 10.1109/ PLANS.2000.838301
  5. L. Wang et al. , “Quaternion-based Kalman filter for AHRS using an adaptive-step gradient descent algorithm”, Int. J. Advan ­ ced Robotic Systems , 2015. doi: 10.5772/61313
  6. K. Feng et al. , “A new quaternion-based Kalman filter for real-time attitude estimation using the two-step geometrically-intuitive correction algorithm”, Sensors (Basel) , vol. 17, no. 9, p. 2146, 2017. doi: 10.3390/s17092146
  7. G. Zhong-yu et al. , “Quaternion-based Kalman filter for micro-machined strapdown attitude heading reference system”, Chinese J. Aeronautics , vol. 15, pp. 171–175, 2002. doi: 10.1016/S1000-9361(11)60149-0
  8. K. Brammer and G. Siffling, Kalman Bucy Filters . Moscow, SU: Science, 1982.
  9. J. Mendel, “Computational requirements for a discrete Kalman filter”, IEEE Transactions on Automatic Control , vol. 16, pp. 748–758, 1971. doi: 10.1109/TAC.1971.1099837
§ 06 — Пов'язані

Схожі статті в цьому журналі

Пов'язані рецензовані дослідження, опубліковані в цьому журналі.
Усі випуски

РОЗРОБКА МЕТОДУ ФОРМАЛІЗАЦІЇ ДИНАМІЧНИХ ТЕПЛОВИХ ПОРТРЕТІВ ДЛЯ НАДІЙНОГО ВИЯВЛЕННЯ ЦІЛЕЙ

Степан Лис, Оксана Оборська

Проблематика. Автоматизовані системи спостереження з БпЛА стикаються з подвійним викликом: виявленням теплоконтрастних об'єктів у реальному часі та їх ідентифікацією в…

#тепловізійні системи #ідентифікація цілей #локалізація зони інтересу #динамічний тепловий портрет
10.20535/kpisn.2026.3.359114

МЕТОДИКА ФОРМУВАННЯ ІНФОРМАТИВНОГО ПРОСТОРУ ОЗНАК ТЕХНІЧНИХ ІНДИКАТОРІВ ФІНАНСОВИХ ПРОЦЕСІВ НА ОСНОВІ НЕЙРОМЕРЕЖЕВИХ МОДЕЛЕЙ

Роман Тертичний, Денис Чупрін, Петро Бідюк

Проблематика. Фінансові часові ряди характеризуються нелінійністю, нестаціонарністю та високим рівнем шуму, що суттєво ускладнює їх моделювання та прогнозування.…

#методика формування інформативного простору ознак #технічні індикатори #волатильність Паркінсона #нейронні мережі
10.20535/kpisn.2026.3.359610

МЕТОДИ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ЦІЛІСНОСТІ ОБРОБКИ ТА ПЕРЕДАЧІ ДАНИХ У ПРОМИСЛОВИХ СИСТЕМАХ АВТОМАТИЗАЦІЇ

Ярослав Корпань, Євген Федоров, Ольга Нечипоренко

Проблематика. Сучасні промислові системи контролю характеризуються високим рівнем інтеграції інформаційних і фізичних процесів та використанням розподілених…

#промислові системи автоматизації #SCADA-системи #цілісність даних #кібербезпека ICS
10.20535/kpisn.2026.3.361520

Схожі статті

1-10 з 76

Ви також можете розпочати розширений пошук схожих статей для цієї статті.