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Este artigo considera o problema de obter boas estimativas de atitude a partir de medições obtidas de unidades de medição inercial de baixo custo típicas. As saídas de tais sistemas são caracterizadas por altos níveis de ruído e vieses aditivos variando ao longo do tempo. Formular o problema de filtragem como cinemática de observadores determinísticos posicionado diretamente no grupo ortogonal especial SO(3), impulsionado por medições de attitude e velocidade angular reconstruídas. Resultados da análise de Lyapunov para os observadores propostos são derivados, garantindo a estabilidade quase global do erro do observador. A abordagem leva a um observador que chamamos de filtro complementar direto. Ao explorar a geometria do grupo ortogonal especial, um observador relacionado, denominado filtro complementar passivo, é derivado, que desacopla as medições do giroscópio da atitude reconstruída nas entradas do observador. Tanto os filtros direto quanto passivo podem ser estendidos para estimar o viés do giroscópio online. O filtro passivo é ainda desenvolvido para fornecer uma formulação em termos do erro de medição que evita qualquer reconstrução algébrica da atitude. Isso leva a um observador em SO(3), denominado filtro complementar explícito, que requer apenas saídas de acelerômetro e giroscópio; é adequado para implementação em hardware embarcado; e fornece boas estimativas de atitude, bem como estima os vieses do giroscópio online. O desempenho dos observadores é demonstrado com um conjunto de experimentos realizados em uma plataforma de teste robótica e em um veículo aéreo não tripulado controlado por rádio.
Mahony et al. (Sun,) estudaram esta questão.