基于自适应卡尔曼滤波的联合RSS/TOA/INS无人机定位算法

• 作者: 胡敬 田俊曦 邹世明 晁涛 杨明
• 来源期刊: 无人系统技术
• 学科: 工学
• 关键词: GNSS拒止环境 协同定位 接收信号强度 到达时间差 扩展卡尔曼滤波 自适应因子
• 年，卷（期）: 2022,（2）
• 所属期刊栏目: 制导与控制|Guidance and Control
• 页码范围: 62-70
• 页数: 9页
• 分类号: TP24
• 语种: 中文
• DOI: 10.19942/j.issn.2096-5915.2022.2.017

摘要

针对在全球导航卫星系统信号拒止环境下(如山地、隧道、峡谷)无人机集群常规定位方法受限问题,提出通过集群之间的协同定位,对卫星信号拒止的低成本无人机进行导航恢复的滤波方法,从而有效抑制纯惯性导航系统(INS)定位发散.在获取定位数据方面,首先采用基于超宽带(UWB)和Zigbee设备分别通过到达时间差(TOA)和接收信号强度(RSS)的测距方式得到测距信息,然后进一步利用最小二乘方法解算得到定位局部坐标.考虑到RSS测距远、精度低,而TOA测距精度高、测距范围小的特点,提出一种基于TOA/RSS/INS的序贯扩展卡尔曼滤波算法,通过引入自适应因子,为短程定位信息提供TOA/RSS两路定位冗余的同时,在长程TOA定位失效时仍可利用RSS定位来抑制惯性导航的发散.实验结果表明,该算法在近程可由RSS/TOA提供冗余测距信息,通过自适应因子可将定位精度改善至2m;在长程,尤其TOA定位失效的范围外,同样可以提供误差约为5m的定位信息.相对于传统扩展卡尔曼滤波,所提出的自适应序贯卡尔曼滤波算法有效提高了定位精度,为解决传统定位受限条件下的基于无人机无线电定位研究提供新的思路.