GPS在INS/GPS导航系统中的作用

信息处理 卡尔曼滤波器
2022-02-23 11:54:14

理想情况下,陀螺仪和加速度计对于使用航位推算的完整导航解决方案(姿态+位置)就足够了。这包括惯性导航系统INS。在非理想世界中,我们会将 INS 与 GPS 耦合。GPS 在特定时间帮助“修复”导航解决方案,以帮助减轻 INS 输出中的漂移。

我的问题。假设我无法使用 GPS,但可以使用带有相关相机和图像处理算法的水平仪。该系统用于提供俯仰角和滚动角的绝对值,但更新速率较慢且分辨率较低。尽管如此,它仍被认为是无漂移的。这样的系统可以代替普通的GPS来实现航位推算吗?

PS不使用GPS的原因是我正在尝试寻找一个自支持的导航解决方案......

2个回答

就其本身而言,不,它不能。

你修复 INS 系统的方法非常聪明,但它只考虑了陀螺仪的漂移。加速度计也(非常)容易漂移,通常表现为增加的速度偏差。解释加速度计漂移的典型方法是使用零速度更新。通过在您不移动时检测点,您可以定期从模型中移除任何非零速度。

(MEMS) 倾角计只是带宽较窄但稳定性更高的加速度计。例如,将SCA103T与同一制造商SCA1000进行比较。

即使考虑到这一点,原始答案仍然不完整。真正的问题是高度漂移 -在它基本上变得无用之前,您有大约9 分钟的有用导航。这是真的,即使对于极其昂贵的环形激光陀螺仪也是如此。

原因是高度误差会导致您预测的重力误差,您需要在双重积分之前将其从加速度计中移除。如果预测的重力错误,那么加速度计上的误差会变大,导致高度漂移更多,从而导致重力误差更加错误,从而导致......

因此,高度误差是指数级的。 这就是为什么典型的“独立” INS 系统总是具有诸如气压高度之类的辅助功能。GPS 会做类似的事情(并且还有其他好处)。

参考: