双程UFIR滤波算法及其在INS/双目视觉机器人组合导航的应用

摘要

为了提高移动机器人的室内定位精度,提出了一种惯性导航系统(Inertial Navigation System,INS)/双目视觉松组合导航模型,在INS与双目视觉同步获取到移动机器人位置信息的基础上,通过滤波算法对INS与双目视觉测量得到的移动机器人位置进行数据融合,充分融合INS和双目视觉各自的优势,最终得到当前时刻的移动机器人的位置估计。针对滤波算法,提出了双程无偏有限脉冲响应(Unbiased Finite Impulse Response,UFIR)滤波算法,该算法首先采用自适应UFIR前向滤波,通过引入预先设置的滤波窗口长度以及马氏距离,完成对当前时刻UFIR滤波算法最优滤波窗口长度的计算。在此基础上,通过后向UFIR平滑以及再次前向UFIR滤波,最终得到当前时刻最优的移动机器人位置估计。实际测试结果表明,所提出的双程UFIR算法能够有效地提高室内移动机器人的定位精度,与传统UFIR滤波算法相比,所提出的位置均方根误差(Root Mean Square Error,RMSE)降低了11.64%。