基于九轴MIMU的二级卡尔曼滤波在非稳态平台上的姿态研究

来源：电子测量技术杂志2026年第1期北京时间：

作者：聂郡谿，康建军，荆珈璐，李虎林，刘超然

单位：国家海洋技术中心 天津 300112

摘要：海洋动力环境引发的平台运动，会降低海洋观测平台及测量仪器可靠性，并导致风、浪、流等海洋动力观测量出现测量误差。海洋观测平台从布放始全运行周期处于无规则运动状态，基于九轴微型惯性测量单元(MIMU)的卡尔曼滤波、互补滤波姿态估计算法无法保证其及时收敛，从而导致在姿态解算中会出现较为严重的误差。为此，本文设计了一种MIMU的二级扩展卡尔曼滤波系统。该系统首先采用加速度估计初始姿态角，提高了滤波器的收敛速度，其次通过分级处理横滚角、俯仰角和航向角，提高了系统的鲁棒性。实验室和海上现场试验表明，该方法实现了海洋观测平台在非稳定运动状态下姿态估计的快速收敛和高精度解算。

关键词：微型惯性测量单元;二级扩展卡尔曼滤波;姿态解算;非稳态平台;海洋观测平台

基金资助：国家重点研发计划（2023YFB4204200）项目资助