附加UWB约束的GNSS/INS组合导航算法

doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2024.1114

测绘通报 ›› 2024, Vol. 0 ›› Issue (11): 78-82.doi: 10.13474/j.cnki.11-2246.2024.1114

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附加UWB约束的GNSS/INS组合导航算法

周涛¹, 邹进贵¹, 赵胤植¹, 周振南¹, 伍靖雯¹, 黄俊峰², 闵会²

1. 武汉大学测绘学院, 湖北武汉 430079;
2. 湖北省自然资源厅测绘应急保障中心, 湖北武汉 430064

收稿日期:2024-07-24 发布日期:2024-12-05
作者简介:周涛(1995-),男,博士生,主要研究方向为多源融合组合导航。E-mail:taozhou_whu@163.com
基金资助:
国家自然科学基金(41871373);湖北省自然科学基金计划(2024AFB166)

GNSS/INS integrated navigation algorithm with UWB constraints

ZHOU Tao¹, ZOU Jingui¹, ZHAO Yinzhi¹, ZHOU Zhennan¹, WU Jingwen¹, HUANG Junfeng², MIN Hui²

1. School of Geodesy and Geomatics, Wuhan University, Wuhan 430079, China;
2. Surveying and Mapping Emergency Support Center, Department of Natural Resources of Hubei Province, Wuhan 430064, China

Received:2024-07-24 Published:2024-12-05

摘要/Abstract

摘要： 针对传统组合导航算法在卫星信号拒止和室内环境下难以适用的问题,本文使用超宽带(UWB)定位技术辅助GNSS/INS导航系统,推导了附加UWB约束的组合导航卡尔曼滤波模型,在数据处理层面,利用UWB距离测量的先验方差构建噪声矩阵;为验证其有效性,在武汉大学防空洞进行了推车试验。结果表明,UWB定位信息的加入能够有效抑制速度和位置的快速发散,在GNSS信号中断50 s后,E、N、U 3个方向的速度漂移分别为0.236、0.284和0.179 m/s,位置漂移为5.247 m,导航精度相较于传统算法,提高了80%以上。

关键词: 组合导航, 低成本, 超宽带, 卡尔曼滤波

Abstract: In order to solve the problem of traditional integrated navigation algorithms being difficult to apply in satellite signal rejection and indoor environments,ultra wideband (UWB) positioning technology is considered to assist GNSS/INS navigation systems. We derive a combined navigation Kalman filter model with additional UWB constraints and construct a noise matrix using the prior variance of UWB distance measurement at the data processing level. To verify the effectiveness of the proposed method, we conduct a trolley experiment in the air raid shelter of Wuhan university. The experimental results show that the addition of UWB positioning information can effectively suppress the rapid divergence of velocity and position. After 50 seconds of GNSS signal interruption, the velocity drift in the E, N, and U directions is 0.236, 0.284, and 0.179 m/s,respectively, and the position drift is 5.247 m. The navigation positioning accuracy is improved by more than 80% compared to traditional algorithms.

Key words: integrated navigation, low cost, ultra wideband, Kalman filtering

中图分类号:

P228

周涛, 邹进贵, 赵胤植, 周振南, 伍靖雯, 黄俊峰, 闵会. 附加UWB约束的GNSS/INS组合导航算法[J]. 测绘通报, 2024, 0(11): 78-82.

ZHOU Tao, ZOU Jingui, ZHAO Yinzhi, ZHOU Zhennan, WU Jingwen, HUANG Junfeng, MIN Hui. GNSS/INS integrated navigation algorithm with UWB constraints[J]. Bulletin of Surveying and Mapping, 2024, 0(11): 78-82.

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GNSS/INS integrated navigation algorithm with UWB constraints

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