杜思遠 李杰 鄭濤 楊雁宇

摘要：針對低成本MEMS慣性器件精度較低、噪聲較大、存在誤差隨時間積累而無法滿足長時間載體姿態(tài)測量的問題，提出一種基于三子樣姿態(tài)更新的擴展卡爾曼姿態(tài)估計算法。該算法結(jié)合三子樣構(gòu)造姿態(tài)更新四元數(shù)作為擴展卡爾曼濾波的狀態(tài)量，利用當?shù)貙Ш较迪轮亓?、磁場中相關數(shù)據(jù)通過比例積分控制器完成對角速率誤差的一次補償，同時作為擴展卡爾曼觀測信息，完成對姿態(tài)四元數(shù)的實時校正，以此降低誤差隨時間積累的影響。為驗證算法精度，設計轉(zhuǎn)臺靜態(tài)及車載動態(tài)試驗，試驗結(jié)果表明在測試約為400 s的時間內(nèi)，航向角誤差約為5°，俯仰角及滾轉(zhuǎn)角誤差低于2°，且無發(fā)散問題，滿足長時姿態(tài)測量要求。

關鍵詞：慣性測量；低成本MEMS慣性器件；三子樣算法；擴展卡爾曼濾波；姿態(tài)四元數(shù)