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

作     者：王希彬 戴洪德 全闻捷 王瑞 贾临生 WANG Xibin;DAI Hongde;QUAN Wenjie;WANG Rui;JIA Linsheng

作者机构：海军航空大学航空基础学院山东烟台264001 中国人民解放军92329部队辽宁葫芦岛125000 

基　　金：山东省自然科学基金面上项目(ZR2017MF036) 国防科技项目基金(F062102009) 山东省高等学校青年创新团队(2020KJN003)资助课题 

出 版 物：《系统工程与电子技术》 (Systems Engineering and Electronics)

年 卷 期：2023年第45卷第9期

页      码：2894-2901页

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%。

主 题 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 

学科分类：08[工学] 081105[081105] 0811[工学-水利类] 

核心收录：

D　O　I：10.12305/j.issn.1001-506X.2023.09.29

馆 藏 号：203123376...