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用于地面車輛導(dǎo)航的低成本傳感器和車輛模型研究

近年來，基于傳感器融合技術(shù)而制定了許多汽車精密導(dǎo)航解決方案。隨著自主導(dǎo)航技術(shù)在車輛中的廣泛應(yīng)用，對(duì)高精度、低成本的汽車精密導(dǎo)航解決方案的需求也在不斷增加。針對(duì)這問題，一般采用將一個(gè)微電子機(jī)械（MEMS）慣性測(cè)量單元與全球定位系統(tǒng)（GPS）融合的方案，但由于低成本慣性測(cè)量單元（IMU）會(huì)產(chǎn)生很大的噪聲，因此這并不是最佳的解決方案。

據(jù)此，從GPS、IMU、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)（INS）和VM（精確車輛模型）中獲得的測(cè)量值用于解決方案的研究。研究設(shè)置為：包含VM約束的GPS/VM傳感器融合、包含市售低成本IMU的GPS/INS融合、包含IMU的GPS/INS/VM。對(duì)于GPS/ INS融合，超過使用包含精確VM約束的GPS/VM傳感器融合的位姿解精度所必需的IMU水平測(cè)定是研究的一個(gè)重點(diǎn)。本研究的另一個(gè)重點(diǎn)是對(duì)使用VM協(xié)助正常GPS/INSEKF（卡爾曼濾波）進(jìn)行定量和定性分析，以及在時(shí)間更新或測(cè)量更新中包含虛擬機(jī)是否能產(chǎn)生更準(zhǔn)確的位姿解。用緊密耦合的EKF進(jìn)行故障檢測(cè)與基于車速和相對(duì)于IMU測(cè)量的轉(zhuǎn)向角排除（FDE）算法進(jìn)行對(duì)比，來判斷傳感器設(shè)置是否具有優(yōu)勢(shì)。所有的分析均基于真實(shí)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

試驗(yàn)結(jié)果表明，使用VM傳感器集的導(dǎo)航可以極大地改善位置、速度、位姿解；VM傳感器集也可以被應(yīng)用在普通汽車上，這相較于使用IMU大大降低了成本。然而，上述結(jié)果缺乏對(duì)GPS/INS濾波進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。今后的工作目標(biāo)是保證每個(gè)測(cè)量方案都能達(dá)到最佳的效果。

Salmon，Daniel C et al. 2014 IEEE/ION on Position，Location and Navigation Symposium-PLANS 2014，Monterey，CA，USA，5-8 May，2014.

編譯：許飛