6、Fusing IMU with complementary sensory data

发布时间 2023-07-12 11:53:25作者: gary_123

将惯性测量单元与补充传感器数据融合

当接收到除IMU之外的其他信息,例如GPS或视觉信息时,对ESKF进行校正。在一个设计良好的系统中,这应该使惯性测量单元的偏差可观测,并允许ESKF正确地估计它。有许多可能性,最流行的是GPS+IMU、单目视觉+IMU、立体视觉+IMU。近年来,视觉传感器与IMU的组合引起了很多关注,因此产生了大量的科学活动。这种视觉+IMU的设置非常适用于GPS无法使用的环境,并且可以在移动设备(通常是智能手机)上实现,也可以在无人机和其他小型敏捷平台上实现。

虽然IMU信息迄今为止已经用于对ESKF进行了预测,但是其他信息用于矫正ESKF,从而观察IMU的bias误差。校正包括三个步骤:

1、通过滤波器校正误差状态的观测;

2、将观测误差注入到名义状态中;

3、误差状态重置;

1.1、通过滤波器校正误差状态的观测

假设像往常一样,我们有一个传感器,它提供取决于状态的信息,比如

其中h()是系统状态(真实状态)的一般非线性函数,v是具有协方差V的白色高斯噪声,

我们的滤波器正在估计误差状态,因此滤波器校正方程式也在相应地进行计算,

要求雅可比矩阵H的定义是相对于误差状态δx的,并在真值状态

处估计.由于错误状态的均值在此阶段为零(我们尚未观察到它),因此我们有 x̂ t = x,我们可以使用名义误差 x 作为评估点,导致

1.1.1 滤波器校正的雅可比矩阵计算