克服偏差：用于带在线标定的有偏姿态估计的等变滤波器设计

用于在线状态估计的随机滤波器是自主系统的核心技术。此类滤波器的性能是系统能力的关键限制因素之一。这类滤波器的渐近行为（例如常规运行中）和瞬态响应（例如快速初始化与复位时）对于保证自主系统的稳健运行至关重要。本文提出了一种基于陀螺仪辅助、利用 N 个方向测量（包括体坐标系与参考坐标系方向类测量）的姿态估计器的新通用公式。该方法基于一种集成状态表述，将导航、所有方向传感器的外参标定以及陀螺仪偏差状态纳入单一的等变几何结构中。这一新提出的对称性允许模块化地添加不同方向测量及其外参标定，同时保持将偏差状态包含于同一对称性中的能力。随后利用该对称性提出的基于滤波器的估计器，相较于最先进的方法，显著改善了瞬态响应以及渐近偏差与外参标定的估计。该估计器在统计代表性仿真中得到验证，并在真实世界实验中进行了测试。