用于地面車輛導航的低成本傳感器和車輛模型研究

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用于地面車輛導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而制定了許多汽車精密導航解決方案。隨著自主導航技術在車輛中的廣泛應用，對高精度、低成本的汽車精密導航解決方案的需求也在不斷增加。針對這問題，一般采用將一個微電子機械（MEMS）慣性測量單元與全球定位系統（GPS）融合的方案，但由于低成本慣性測量單元（IMU）會產生很大的噪聲，因此這并不是最佳的解決方案。

據此，從GPS、IMU、慣性導航系統（INS）和VM（精確車輛模型）中獲得的測量值用于解決方案的研究。研究設置為：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水平測定是研究的一個重點。本研究的另一個重點是對使用VM協助正常GPS/INSEKF（卡爾曼濾波）進行定量和定性分析，以及在時間更新或測量更新中包含虛擬機是否能產生更準確的位姿解。用緊密耦合的EKF進行故障檢測與基于車速和相對于IMU測量的轉向角排除（FDE）算法進行對比，來判斷傳感器設置是否具有優勢。所有的分析均基于真實的試驗數據。

試驗結果表明，使用VM傳感器集的導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，上述結果缺乏對GPS/INS濾波進行適當的調整。今后的工作目標是保證每個測量方案都能達到最佳的效果。

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