基于低成本惯导和运动约束的农机高精度定位系统研究

作者：袁洪良; 杨浚宇; 唐睿; 杜建伟

来源：农业机械学报, 2023, 54(07): 17-25.

• 农业机械
• 自主导航
• BDS/INS
• 扩展卡尔曼滤波
• ZUPT
• 航向约束

北斗定位系统(BDS)能够实现厘米级的定位，在农机导航系统中获得了广泛应用。然而，单纯的卫星定位系统存在一些局限性，比如易受外界遮挡、数据频率低等。因此，在导航系统中集成惯性元件并发展组合导航技术成为重要研究方向。考虑到高性能惯导成本很高，不利于推广应用，本文研究了农业场景下，使用低成本惯导和BDS构成组合导航系统。为提高定位精度，解决由BDS中断导致误差发散的问题，设计了零速修正。同时，分析了BDS/INS组合导航系统中航向角误差不可观测的原因和误差来源，设计了航向约束方法。当BDS信息可用时，利用双天线航向角信息来抑制航向角误差的累积；当BDS中断时，使用零角速度修正。通过现场实验验证，当BDS可用时，零速修正可以将位置、速度和水平姿态的精度分别提高20%、40%和15%以上，航向约束可以将航向角精度提高90%以上；BDS中断时，零速修正可以将位置、速度的精度提高90%以上，水平姿态的精度提高80%以上，航向约束可以将航向角精度提高40%以上。

• 单位
  同济大学