基于UWB和IMU紧组合的室内定位导航算法

来源：电子测量技术杂志2022年第10期北京时间：

作者：张斌飞，靳伍银

单位：兰州理工大学机电工程学院，甘肃 兰州 730000

摘要：针对超宽带(UWB)在室内复杂环境中定位导航精度低，受非视距(NLOS)误差影响严重，且无法提供目标姿态信息的问题，提出一种基于UWB和惯性测量单元(IMU)紧组合的室内定位导航算法。以位置、速度、四元数、加速度计偏差和陀螺仪偏差为状态向量，通过扩展卡尔曼滤波算法融合UWB和IMU测量信息，加速度计偏差校正速度和位置，陀螺仪偏差校正四元数；用测量残差计算量测噪声因子，组成残差矩阵，动态调整量测噪声协方差矩阵，抑制NLOS误差对定位导航的影响。结果表明，在室内复杂环境下，基于UWB和IMU紧组合的定位导航算法比仅使用UWB定位时LS-Taylor算法精度提高了88.6%，增强了系统抗NLOS误差的能力，提高了动态定位精度，并能得到较准确的姿态信息，具有良好的实用性和鲁棒性。

关键词：超宽带技术; 惯性测量单元; 室内定位; 非视距误差; 扩展卡尔曼滤波

基金资助：甘肃省重点研发计划资助项目(18YF1GA063)