用于室内导航的 9 自由度 MEMS IMU 统计传感器融合
信号处理
2018-02-14 v1
摘要
将 MEMS IMU 与磁力计进行传感器融合是一种流行的系统设计,因为此类 9-DoF(自由度)系统能够实现无漂移的 3D 姿态跟踪。然而,这些系统往往易受环境磁畸变影响且缺乏有用的位置信息;在缺乏外部位置辅助(例如卫星/超宽带定位系统)的情况下,来自 9-DoF MEMS IMU 的航位推算位置精度会因未建模误差而迅速恶化。定位信息在许多卫星拒止的测绘应用中(例如室内导航、基于位置的服务等)很有价值。本文提出一种使用批优化的改进型 9-DoF IMU 室内位姿跟踪方法。通过在紧耦合后处理最小二乘框架中采用鲁棒的原位用户自标定方法来同时建模加速度计、陀螺仪与磁力计的系统误差,可提高来自 9-DoF MEMS IMU 的估计轨迹精度。通过结合相对磁测量更新与鲁棒权函数,该方法能够容忍高水平的磁畸变。所提出的自标定方法在使用中于各种异质磁场条件下进行了测试,以模拟人将传感器放在口袋中行走、查看手机以及佩戴智能手表行走。在这些实验中,所呈现的算法将原位航位推算姿态精度提高了 79.8 - 89.5%,将航位推算定位精度提高了 72.9 - 92.8%,从而在不对用户动力学作假设的情况下,将十秒积分后的相对定位误差从米级降至分米级。
引用
@article{arxiv.1802.04388,
title = {Statistical Sensor Fusion of a 9-DoF MEMS IMU for Indoor Navigation},
author = {Jacky C. K. Chow},
journal= {arXiv preprint arXiv:1802.04388},
year = {2018}
}