基于Birkhoff伪谱方法的优化行人惯性导航方法 张志宏， 赵当军， 田迪

《Sensors》：An Optimized Pedestrian Inertial Navigation Method Based on the Birkhoff Pseudospectral Method Zihong Zhang, Dangjun Zhao and Di Tian

　　

摘要

行人惯性导航是实现无缝室内和室外定位的关键技术。传统的基于扩展卡尔曼滤波器（EKF）的方法受到惯性测量单元（IMU）噪声的影响，会导致累积误差，这严重降低了行人轨迹估计的准确性，尤其是在长时间内。 为了解决这一关键问题，本文提出了一种基于Birkhoff伪谱方法的行人惯性导航后处理轨迹优化方法。该方法利用从零速度更新（ZUPT）技术和EKF框架得到的初始姿态和位置估计，首先通过采用切比雪夫节点作为配置点来参数化连续时间加速度测量值，然后通过Birkhoff伪谱框架构建并解决轨迹优化问题，有效抑制了来自IMU加速度计的噪声干扰。仿真实验验证了所提算法的出色噪声抑制能力。此外，使用脚部安装的IMU进行的物理实验表明，与传统基于EKF的方法相比，最终位置误差降低了约90%。