基于加速度补偿的惯性行人导航非零速区间姿态估计CKF算法 |
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引用本文: | 王希彬,戴洪德,全闻捷,王瑞,贾临生.基于加速度补偿的惯性行人导航非零速区间姿态估计CKF算法[J].系统工程与电子技术,2023(9):2894-2901. |
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作者姓名: | 王希彬 戴洪德 全闻捷 王瑞 贾临生 |
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作者单位: | 1. 海军航空大学航空基础学院;2. 中国人民解放军92329部队 |
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基金项目: | 山东省自然科学基金面上项目(ZR2017MF036); |
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摘 要: | 姿态估计是导航解算的基础,在基于足绑式惯性测量单元的行人导航系统中,由于足部运动加速度变化频繁且剧烈,使得常见的姿态融合算法精度下降。为了减小运动加速度对姿态解算的影响,通过数据分析定义了可以进行加速度补偿的拟合区间,在零速检测的基础上给出了拟合区间的判定方法,提出了对加速度计的输出进行一阶拟合补偿的方案,并设计了能完成后续行人导航姿态估计任务的容积卡尔曼滤波(cubature Kalman filter, CKF)算法,在非拟合区间则采用三子样旋转矢量法进行姿态更新。在数值仿真中,将所提算法与纯三子样旋转矢量法进行了对比分析,对算法精度进行了测试,在行人导航试验中验证了算法的有效性。试验结果表明,在行走过程中及出现较大运动加速度的情况下,加入加速度补偿的CKF姿态估计精度平均提高了35.3%。在矩形闭合路径试验中,起终点水平误差降低了56.3%,起终点高度误差降低了20.3%。
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关 键 词: | 惯性导航 姿态估计 行人导航 容积卡尔曼滤波 加速度补偿 |
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