基于零速修正与姿态自观测的惯性行人导航算法

摘要

针对惯性行人导航中航向角发散致使导航精度降低的问题，提出了一种基于零速修正与姿态自观测的惯性行人导航算法。通过四条件零速检测算法对行走步态中的零速区间进行检测。在检测得到的零速区间内，利用零速修正算法原理构造速度误差的观测量；利用零速区间内行人脚部与地面保持静止、只受到重力加速度及姿态角不变的特性，构造姿态角误差的观测量。应用卡尔曼滤波对零速区间内的姿态角、速度及位置的误差进行估计。利用得到的误差状态估计结果对行人导航进行误差校正，提高惯性行人导航的精度。实验表明：小范围矩形路径中，所提算法的导航轨迹相对误差平均值仅占总路程的0.98%,比零速修正算法减小了78.11%;导航轨迹误差标准差仅为0.14 m,比零速修正算法减小了88.62%;400 m标准操场闭合路径中解算终点相对位置误差仅为1.18%。解算轨迹与实际轨迹匹配度较高，具有良好的应用价值。