基于GPS/INS的車輛位置擴(kuò)展卡爾曼濾波估計(jì)分析

全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于航空導(dǎo)航、車輛交通等各個(gè)領(lǐng)域，其中最廣為人知的是GPS。隨著應(yīng)用的不斷展開，對GPS的準(zhǔn)確性、可靠性、有效性、連續(xù)性和完整性提出了新的挑戰(zhàn)。由于天氣變化、建筑物遮擋等問題，衛(wèi)星信號可能存在衰減甚至中斷的問題，而傳統(tǒng)基于地基的信號增強(qiáng)系統(tǒng)在一定程度上依賴于能接收到的衛(wèi)星信號，因此限制了其在位置、速度測量中的應(yīng)用。慣性導(dǎo)航系統(tǒng)（INS）具有不依賴于外部信息的自主性，且可以根據(jù)對慣性量的積分求出速度、距離等信息，因此常被用于對GNSS系統(tǒng)的補(bǔ)充。相應(yīng)地，GPS的定位結(jié)果能為INS提供濾波更新信息，抑制INS導(dǎo)航參數(shù)誤差隨時(shí)間的漂移。

GPS/INS組合系統(tǒng)有兩種組合模式：松組合和緊組合。松組合模式是將GPS和INS測得的位置和速度進(jìn)行融合的一種方法。緊組合模式（圖1）需要用到GNSS衛(wèi)星系統(tǒng)的偽距以及INS系統(tǒng)的原始數(shù)據(jù)，組合的具體方式多種多樣，將INS系統(tǒng)估計(jì)出的偽距與GPS偽距進(jìn)行比較，將比較的誤差輸出以更新INS的狀態(tài)參數(shù)。

采用擴(kuò)展卡爾曼濾波（EKF）算法進(jìn)行信息融合，通過比較分析組合前后的定位結(jié)果，表明該組合導(dǎo)航系統(tǒng)能有效提高GPS的定位精度。

AlessandroGon?alvesAdinolfi et al.SAE 2013-36-0650.

編譯：汪濤