Исследование состоятельности расширенного фильтра Калмана в задаче навигации пешехода с БИНС, закрепленными на стопах
Авторы: Ю.В. Болотин, А.В. Брагин, Д.В. Гулевский
Исследуется задача пешеходной навигации при помощи бескарданных инерциальных навигационных систем (БИНС), закрепленных на стопах человека. Для повышения точности навигации в таких случаях обычно используется коррекция по нулевой скорости стопы в фазе опоры (zero velocity update – ZUPT). Эта информация обрабатывается с помощью расширенного фильтра Калмана (РФК). Условие нулевой скорости записано в двух формах – в опорной и приборной системе координат, и показано, что применение общепринятой в навигации пешехода первой формы приводит к несостоятельности РФК. Применение второй формы позволяет получить корректный ZUPT-алгоритм, который записывается в так называемых динамических погрешностях. Проанализирован алгоритм комплексирования информации от двух БИНС, основанный на знании максимального расстояния между стопами. Показано, как здесь может проявиться несостоятельность РФК и как ее можно избежать опять перейдя к динамическим погрешностям. Результаты получены аналитически посредством методов теории наблюдаемости и ковариационного анализа.
Ключевые слова: БИНС, расширенный фильтр Калмана, стопа, пешеходная навигация, ковариации, состоятельность.
| ОБ АВТОРАХ |
Болотин Юрий Владимирович. Доктор физико-математических наук, профессор, МГУ им. М.В. Ломоносова (Москва). Действительный член международной общественной организации «Академия навигации и управления движением». Брагин Александр Викторович. Аспирант, МГУ им. М.В. Ломоносова.
Гулевский Даниил Вячеславович. Аспирант, МГУ им. М.В. Ломоносова. |
Для цитирования:
Болотин Ю.В., Брагин А.В., Гулевский Д.В. Исследование состоятельности расширенного фильтра Калмана в задаче навигации пешехода с БИНС, закрепленными на стопах // Гироскопия и навигация. Том 29. №2 (113), 2021. С. 59-77. DOI 10.17285/0869-7035.0063
Английская версия статьи в журнале Gyroscopy and Navigation
Bolotin, Y.V., Bragin, A.V. & Gulevskii, D.V. Studying the Сonsistency of Extended Kalman Filter in Pedestrian Navigation with Foot-Mounted SINS. Gyroscopy Navig. 12, 155–165 (2021). https://doi.org/10.1134/S2075108721020024
 |
 |
|
