基于简化车辆非完整约束辅助的低成本车载INS/GNSS 组合导航系统研究

针对采用低成本MEMS-IMU器件的INS/GNSS组合导航系统在GNSS信号中断时产生较大误差的问题,研究了一种基于车辆非完整约束辅助的低成本车载INS/GNSS组合导航系统,针对系统的低成本特性对车辆非完整约束进行了简化,并据此推导了滤波算法的模型.仿真分析以及车载测试的结果均表明,对于消费级MEMS-IMU和GNSS接收机构成的低成本INS/GNSS组合导航系统,加入简化车辆非完整约束的辅助后,在GNSS信号中断1min期间组合导航位置误差小于行驶距离的3%.该约束的应用可以显著提高低成本车载INS/GNSS组合导航系统的精度.

面向低成本车载IMU的安装姿态估计

车载IMU相对于车体的安装姿态信息是应用车辆非完整约束的必需条件,而车辆非完整约束可以有效解决GNSS信号长时间中断的情形下低成本INS+GNSS组合导航系统精度降低的问题。本文针对车载场景下的低成本消费级IMU,基于卡尔曼滤波和粒子滤波提出了一种估计IMU安装姿态的算法。该算法无需限制IMU相对于车体的姿态为小角度;随后,基于仿真平台对低成本消费级IMU进行建模,利用生成的若干组不同安装姿态的IMU数据对算法进行验证;最后进行车载测试。仿真结果和车载测试结果都表明,该算法可以准确地估计IMU相对于车体的安装姿态,对于低成本INS+GNSS组合导航系统精度的提高具有实际意义。