顾及零偏几何性质的GNSS/SINS组合导航方法

P228; 由于包含零偏状态的捷联惯性导航系统(SINS)运动学方程不再具有群仿射性质,当前不变扩展卡尔曼滤波(EKF)算法设计过程中并未将零偏纳入具有几何性质的运动学方程.本文通过构建一个群和群作用使得包含零偏状态的运动学系统满足等变性质,能够自然地处理包含陀螺零偏和加速度计零偏的惯性基组合导航系统问题,而且能从理论上降低导航状态误差动力学的线性化误差.尽管基于不变EKF的组合导航受到广泛关注,但较少研究在世界坐标系上展开基于等变误差的GNSS/SINS紧组合导航研究.因此,本文提出一种世界坐标系上基于等变误差的GNSS/SINS紧组合导航系统.与当前流行的不变EKF不同,本文构建的等变误差...

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Published in测绘学报 Vol. 54; no. 1; pp. 26 - 39
Main Authors 罗亚荣, 郭迟, 欧阳威, 刘经南
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 武汉大学人工智能研究院,湖北武汉 430079%同济大学测绘与地理信息学院,上海 200092 17.02.2025
湖北珞珈实验室,湖北武汉 430079
武汉大学卫星导航定位技术研究中心,湖北武汉 430079%武汉大学卫星导航定位技术研究中心,湖北武汉 430079
Subjects
world frame
GNSS/SINS integrated navigation
homogeneous manifold
等变系统
世界坐标系
robust model
equivariant system
GNSS/SINS组合导航
等变误差
齐次流形
群作用
equivariant error
group action
抗差模型
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ISSN1001-1595
DOI10.11947/j.AGCS.2025.20240232

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Summary:P228; 由于包含零偏状态的捷联惯性导航系统(SINS)运动学方程不再具有群仿射性质,当前不变扩展卡尔曼滤波(EKF)算法设计过程中并未将零偏纳入具有几何性质的运动学方程.本文通过构建一个群和群作用使得包含零偏状态的运动学系统满足等变性质,能够自然地处理包含陀螺零偏和加速度计零偏的惯性基组合导航系统问题,而且能从理论上降低导航状态误差动力学的线性化误差.尽管基于不变EKF的组合导航受到广泛关注,但较少研究在世界坐标系上展开基于等变误差的GNSS/SINS紧组合导航研究.因此,本文提出一种世界坐标系上基于等变误差的GNSS/SINS紧组合导航系统.与当前流行的不变EKF不同,本文构建的等变误差建立在一个对称的基础上,该对称适当地包括群结构中的所有状态.试验结果表明:相对于右不变EKF,本文提出的滤波算法在不同大失准角情况下具有较好的瞬态响应;同时,世界坐标系下的紧组合导航在利用抗差模型后有效地提升了滤波稳健性.
ISSN:1001-1595
DOI:10.11947/j.AGCS.2025.20240232