一种基于ST-EKF的惯性/里程计滑动窗口滤波技术

作者：杜学禹; 王茂松^*; 吴文启; 张靖

来源：导航与控制, 2021, 20(03): 26-33.

• 滑动窗口
• 航迹修正
• 捷联惯导
• 里程计
• 状态变换Kalman滤波

针对在卫星拒止的复杂野外环境下传统的惯性/里程计组合导航系统存在的误差随时间积累和方差不一致的问题,提出了一种基于状态变换Kalman滤波(State Transformation Extended Kalman Filter, ST-EKF)的惯性/里程计滑动窗口滤波技术。一方面,引入滤波鲁棒性更好的ST-EKF替代扩展Kalman滤波(Extended Kalman Filter, EKF);另一方面,利用滑动窗口中储存的误差状态向量、误差协方差和状态转移矩阵等数据实时对车辆行驶的航迹进行修正,以达到提高导航定位精度的目的。总里程489.88km的长行驶里程激光陀螺惯性测量单元(Inertial Measurement Unit, IMU)车载导航实验数据的事后处理表明,该算法具有较好的航迹修正效果和较高的导航定位精度,相比于基于EKF的惯性/里程计组合导航算法,其半程(去程)水平位置的均方根误差(Root Mean Square Error, RMSE)减少了42.79%,全程水平位置的RMSE减少47.70%。

• 单位
  北京航天发射技术研究所; 国防科技大学