A self-contained autonomous dead reckoning (DR) system is desired to complement the Global Navigation Satellite System (GNSS) for land vehicles, for which odometer-aided inertial navigation system (ODO/INS) is a classical solution. In this study, we use a wheel-mounted MEMS IMU (Wheel-IMU) to substitute the odometer, and further, investigate three types of measurement models, including the velocity measurement, displacement increment measurement, and contact point zero-velocity measurement, in the Wheel-IMU based DR system. The measurement produced by the Wheel-IMU along with the non-holonomic constraint (NHC) are fused with INS through an error-state extended Kalman filter (EKF). Theoretical discussion and field tests illustrate the feasibility and equivalence of the three measurements in terms of the overall DR performance. The maximum horizontal position drifts are all less than 2% of the total travelled distance. Additionally, the displacement increment measurement model is less sensitive to the lever arm error between the Wheel-IMU and the wheel center.


翻译:在这项研究中,我们使用轮式MEMIM IMU(Wheel-IMU)自动自足自动失算系统(DR)来替代仪表,并进一步调查以轮式IMU为基础的DR系统中的三种测量模型,包括速度测量、移动增量测量和接触点零速度测量。轮式IMU产生的测量与非光速惯性约束(NHC)一道,通过一个错误状态扩展的Kalman过滤器(EKF)与INS结合。理论讨论和实地测试表明了三种测量在总体DR性能方面的可行性和等同性。最大水平位置漂移率都低于总行进距离的2%。此外,移动增量测量模型对轮式IMU和轮式中枢之间的杠杆臂错误不太敏感。

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