系统工程与电子技术

作者：王希彬, 戴洪德, 全闻捷, 王瑞, 贾临生

单位：1. 海军航空大学航空基础学院, 山东 烟台 264001；2. 中国人民解放军92329部队, 辽宁 葫芦岛 125000

关键词：惯性导航,姿态估计,行人导航,容积卡尔曼滤波,加速度补偿

基金：山东省自然科学基金面上项目(ZR2017MF036);国防科技项目基金(F062102009);山东省高等学校青年创新团队(2020KJN003)

姿态估计是导航解算的基础, 在基于足绑式惯性测量单元的行人导航系统中, 由于足部运动加速度变化频繁且剧烈, 使得常见的姿态融合算法精度下降。为了减小运动加速度对姿态解算的影响, 通过数据分析定义了可以进行加速度补偿的拟合区间, 在零速检测的基础上给出了拟合区间的判定方法, 提出了对加速度计的输出进行一阶拟合补偿的方案, 并设计了能完成后续行人导航姿态估计任务的容积卡尔曼滤波(cubature Kalman filter, CKF)算法, 在非拟合区间则采用三子样旋转矢量法进行姿态更新。在数值仿真中，将所提算法与纯三子样旋转矢量法进行了对比分析, 对算法精度进行了测试, 在行人导航试验中验证了算法的有效性。试验结果表明, 在行走过程中及出现较大运动加速度的情况下, 加入加速度补偿的CKF姿态估计精度平均提高了35.3%。在矩形闭合路径试验中, 起终点水平误差降低了56.3%, 起终点高度误差降低了20.3%。

来源：2023年第9期

《系统工程与电子技术》期刊编辑部

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