中国惯性技术学报
中國慣性技術學報
중국관성기술학보
Journal of Chinese Inertial Technology
2015年
4期
457-466
,共10页
张新喜%张嵘%郭美凤%宓璐娜%宋明亮%张永健
張新喜%張嶸%郭美鳳%宓璐娜%宋明亮%張永健
장신희%장영%곽미봉%복로나%송명량%장영건
行人导航%足绑式惯性导航系统%零速修正%偏航角误差自观测%卡尔曼滤波
行人導航%足綁式慣性導航繫統%零速脩正%偏航角誤差自觀測%卡爾曼濾波
행인도항%족방식관성도항계통%령속수정%편항각오차자관측%잡이만려파
pedestrian navigation%foot-mounted inertial navigation system%zero velocity update%yaw error self-observation%Kalman filter
基于低成本MEMS惯性传感器的足绑式惯性导航系统(INS)和零速修正(ZUPT)算法广泛应用于行人导航中.由于MEMS惯性传感器零漂误差较大,零速修正时偏航角误差的可观测性差,INS偏航角误差不能被有效约束,成为行人导航的主要误差源.行人徒步行走特别是在室内楼道等结构化道路上行走时,行走的轨迹大多情况下可认为是近似直线,基于这个事实,提出了一种减小偏航角误差的算法,称为偏航角误差自观测(YESO)算法.当判定行人以近似直线徒步行走时,由行走轨迹计算出的航向角可近似认为是一个常值,那么由于各种误差引起该航向角发生变化时,可以将该变化量作为足绑式INS偏航角误差的观测量,进一步可利用卡尔曼滤波器估计出偏航角误差,对足绑式INS的偏航角进行校准.在室内楼道进行了约350m的现场实验,实验验证了YESO算法的有效性.实验结果表明,当分别采用ZUPT和ZUPT+YSEO算法进行导航解算时,航向角误差从-29°减小到-2°,南北向最大位置误差从-35.5 m减小到-5.2 m.YESO算法的实现仅依靠系统自身的信息,没有增加额外的传感器,算法具有很好的工程实用价值并能方便地推广应用于车辆导航等领域.
基于低成本MEMS慣性傳感器的足綁式慣性導航繫統(INS)和零速脩正(ZUPT)算法廣汎應用于行人導航中.由于MEMS慣性傳感器零漂誤差較大,零速脩正時偏航角誤差的可觀測性差,INS偏航角誤差不能被有效約束,成為行人導航的主要誤差源.行人徒步行走特彆是在室內樓道等結構化道路上行走時,行走的軌跡大多情況下可認為是近似直線,基于這箇事實,提齣瞭一種減小偏航角誤差的算法,稱為偏航角誤差自觀測(YESO)算法.噹判定行人以近似直線徒步行走時,由行走軌跡計算齣的航嚮角可近似認為是一箇常值,那麽由于各種誤差引起該航嚮角髮生變化時,可以將該變化量作為足綁式INS偏航角誤差的觀測量,進一步可利用卡爾曼濾波器估計齣偏航角誤差,對足綁式INS的偏航角進行校準.在室內樓道進行瞭約350m的現場實驗,實驗驗證瞭YESO算法的有效性.實驗結果錶明,噹分彆採用ZUPT和ZUPT+YSEO算法進行導航解算時,航嚮角誤差從-29°減小到-2°,南北嚮最大位置誤差從-35.5 m減小到-5.2 m.YESO算法的實現僅依靠繫統自身的信息,沒有增加額外的傳感器,算法具有很好的工程實用價值併能方便地推廣應用于車輛導航等領域.
기우저성본MEMS관성전감기적족방식관성도항계통(INS)화령속수정(ZUPT)산법엄범응용우행인도항중.유우MEMS관성전감기령표오차교대,령속수정시편항각오차적가관측성차,INS편항각오차불능피유효약속,성위행인도항적주요오차원.행인도보행주특별시재실내루도등결구화도로상행주시,행주적궤적대다정황하가인위시근사직선,기우저개사실,제출료일충감소편항각오차적산법,칭위편항각오차자관측(YESO)산법.당판정행인이근사직선도보행주시,유행주궤적계산출적항향각가근사인위시일개상치,나요유우각충오차인기해항향각발생변화시,가이장해변화량작위족방식INS편항각오차적관측량,진일보가이용잡이만려파기고계출편항각오차,대족방식INS적편항각진행교준.재실내루도진행료약350m적현장실험,실험험증료YESO산법적유효성.실험결과표명,당분별채용ZUPT화ZUPT+YSEO산법진행도항해산시,항향각오차종-29°감소도-2°,남북향최대위치오차종-35.5 m감소도-5.2 m.YESO산법적실현부의고계통자신적신식,몰유증가액외적전감기,산법구유흔호적공정실용개치병능방편지추엄응용우차량도항등영역.