IMU姿态解算的卡尔曼滤波方法比较

作者：张楠; 崔厚坤; 徐伟周

来源：河南科技, 2023, 42(11): 24-29.

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2023.11.005

• 惯性定位技术
• 姿态解算
• 四元数
• 扩展卡尔曼滤波
• 误差状态卡尔曼滤波

【目的】利用惯性定位技术在非开挖时直接测定电缆通道的三维坐标。在惯性定位中，姿态算法对整个系统精度的影响最大，对扩展卡尔曼滤波（EKF）和误差状态卡尔曼滤波（ESKF）两种常用的姿态解算法进行评估。【方法】以四元数和陀螺输出误差为状态向量、磁力计和加速度计为观测向量，基于四元数姿态模型，分别用EKF和ESKF进行姿态解算。【结果】试验结果表明：在计算效率方面，ESKF的计算效率要高于EKF,ESKF的计算耗时约为EKF的80%；在计算精度方面，EKF的均方根误差相对于ESKF有35.6%的改善。【结论】由于地下管线惯性定位主要考虑定位精度，因此EKF具有更好的应用价值。