三维车辆动力学状态估计：在信号质量变化下的高速赛车

本工作旨在提出一种在信号质量变化下的三维车辆动力学状态估计方法。很少有研究者考察了三维道路几何对状态估计的影响，因此忽略了道路倾斜和侧倾。尤其是在高速度和加速度下，文献中没有涉及这些效应。因此，我们比较了二维和三维状态估计方案，以阐明道路几何的影响。我们采用点质量运动模型的扩展卡尔曼滤波器，并通过额外的参考角度公式进行扩展。虚拟速度测量显著改善了道路角度和车辆侧滑角的估计。我们强调稳定估计对车辆动力学控制算法的重要性，并展示了信号质量下降和全球导航卫星系统中断的挑战。该方法的自适应协方差有助于平滑估计，使控制器行为保持稳定。开发的状态估计已在多条赛道上的高速自主赛车上部署。我们的发现表明，该方法优于当前的车辆动力学状态估计器和行业级惯性导航系统。进一步的研究需要考察在不同赛道条件下以及其他车辆类型上的性能。