自适应视觉惯性地磁紧耦合定位系统

作     者：付鹏 万振华 王琨锋 赵开春 FU Peng;WAN Zhenhua;WANG Kunfeng;ZHAO Kaichun

作者机构：清华大学精密仪器系北京100084 北京信息科技大学仪器科学与光电工程学院北京100192 广西大学机械工程学院广西南宁530004 

出 版 物：《光学精密工程》 (Optics and Precision Engineering)

年 卷 期：2024年第32卷第7期

页      面：1023-1033页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080401[工学-精密仪器及机械] 081105[工学-导航、制导与控制] 0804[工学-仪器科学与技术] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 0811[工学-控制科学与工程] 

基　　金：教育部联合基金资助项目(No.6141A02022606) 

主　　题：组合导航 地磁场 自适应系统 非线性优化 

摘      要：为了解决视觉惯性组合导航系统绝对航向信息缺失与姿态发散的问题,进一步提升系统定位精度,设计并实现了针对未知磁场环境下的自适应视觉惯性地磁紧耦合定位系统。基于常用的三轴磁力计内外参数联合标定原理,提出了一种地磁信息全局及帧间约束残差构建方法。通过磁强度差异动态调整融合权重,利用非线性优化方法设计视觉/惯性/地磁紧耦合系统实现自身运动状态估计。最后,在校园环境下开展户外实验。实验结果表明:该系统能够在部分建筑及车辆磁场干扰环境下稳定运行,定位精度均优于0.8%(RMSE),相比于VINS位置误差平均降低了约24%,且具有良好的实时性。磁力计及自适应融合方法的引入可以有效改善现有视觉惯性导航系统的定位性能,为无人系统提供高可靠性的实时定位结果。