Control performance of Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) is directly affected by their ability to estimate their states accurately. With the increasing popularity of autonomous UAV solutions in real world applications, it is imperative to develop robust adaptive estimators that can ameliorate sensor noises in low-cost UAVs. Utilizing the knowledge of UAV dynamics in estimation can provide significant advantages, but remains challenging due to the complex and expensive pre-flight experiments required to obtain UAV dynamic parameters. In this paper, we propose two decoupled dynamic model based Extended Kalman Filters for UAVs, that provide high rate estimates for position, and velocity of rotational and translational states, as well as filtered inertial acceleration. The dynamic model parameters are estimated online using the Deep Neural Network and Modified Relay Feedback Test (DNN-MRFT) framework, without requiring any prior knowledge of the UAV physical parameters. The designed filters with real-time identified process model parameters are tested experimentally and showed two advantages. Firstly, smooth and lag-free estimates of the UAV rotational speed and inertial acceleration are obtained, and used to improve the closed loop system performance, reducing the controller action by over 6 %. Secondly, the proposed approach enabled the UAV to track aggressive trajectories with low rate position measurements, a task usually infeasible under those conditions. The experimental data shows that we achieved estimation performance matching other methods that requires full knowledge of the UAV parameters.


翻译:无人航空飞行器(无人驾驶飞行器)控制性能受到准确估计其状态的能力的直接影响。随着在现实世界应用中自主的无人航空飞行器(UAV)解决方案在现实世界应用中越来越受欢迎程度日益普及,必须开发强大的适应性估计器,以便改善低成本无人驾驶飞行器的传感器噪音。 利用无人驾驶飞行器动态知识进行估计可以提供巨大的优势,但由于获取无人驾驶航空飞行器动态参数所需的飞行前试验复杂且费用昂贵,获取无人驾驶航空飞行器(UAV)动态参数所需的飞行前测试十分复杂且费用昂贵,因此仍然具有挑战性。在本文中,我们提议为无人驾驶飞行器提供两个以扩展的扩展卡尔曼过滤器为基础、以扩展的AVAV参数为基础、为位置和旋转速度提供高比率估计,以及经过滤的惯性加速度加速。动态模型参数是利用深神经网络和改造再版再版再版反馈测试(DNNNNNNNN-MMRFFFT)框架进行在线估算,无需事先了解无人驾驶航空飞行器物理参数参数。具有实时确定进程模型模型模型参数参数参数的设计过滤过滤器的过滤过滤过滤器经过测试测试测试,显示两个优势优势。首先、平稳、无延迟和延迟估算我们轮调速度和惯性加速加速加速加速加速加速加速加速加速加速加速加速加速加速加速加速加速加速加速加速加速和惯性加速加速加速加速加速加速加速加速加速加速加速加速加速加速加速、在6下获取定位定位定位定位定位定位定位定位定位定位定位定位定位定位定位定位定位定位定位定位定位定位定位定位,目前,因此,在推进法方法下,用于改进了推进法、推进法工具、推进法、推进法、推进法、推进法、推进法、推进法、推进法、推进、推进、推进、推进法、推进法、推进法、推进、推进、推进法、推进法、推进法、推进法、推进法、推进法、推进法、推进、推进法法法、推进法、推进法、推进、推进、推进法、推进法、推进法、推进法法法法、推进法法、推进法法、推进法法、要求、推进法、推进法、推进法、要求、推进、制、推进、推进、制、制、制、制、推进、要求、推进法、制、制、

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