无速度传感器姿态观测器

免测速全状态估计

从矢量测量直接估计角速度与姿态，无需重建姿态或速度传感器，为输出反馈控制提供三自由度全状态。

Hangbiao, Zhu · 桂海潮 · Su, Wenjie

International Journal of Robust and Nonlinear Control 2024

技术优势

无需角速度传感器

观测器直接从矢量测量估计角速度，避免了陀螺仪等角速度传感器的使用，降低了硬件成本和复杂度。

避免姿态重建不稳定点

采用基于协同势函数的混合方法，避免了SO(3)上姿态估计误差的不稳定临界点，提高了估计的全局鲁棒性。

观测器与控制器可分离

观测器与控制器可以独立设计，组合系统稳定性得到保证，简化了输出反馈控制的设计流程。

应用场景

• 刚体姿态跟踪控制：提供免速度传感器的全状态反馈，降低姿态跟踪控制系统的硬件成本。
• 无人机姿态估计：无需陀螺仪即可估计无人机姿态与角速度，减轻机载载荷与能耗。
• 机器人无传感器控制：从现有矢量测量直接获得全状态，实现机器人无传感器控制。
• 低成本导航系统：省去速度传感器并降低计算需求，适合低成本导航应用。