王景琪，刘海颖，王馨瑶，王晓龙

基于李群的视觉/惯性组合导航算法

王景琪，刘海颖，王馨瑶，王晓龙

（南京航空航天大学 航天学院，南京 210016）

为了进一步研究高性能导航，提出基于李群的视觉惯性组合导航算法：利用单目相机对全局地图上一定数量的3维固定路标进行跟踪观测，并采用多速率融合方法解决视觉惯导工作频率不一致问题；构建视觉惯性紧耦合模型，然后采用基于李群的无迹卡尔曼滤波方法和不变扩展卡尔曼滤波方法对观测信息与惯导数据进行融合并相互比较。通过数值仿真将2种滤波结果与采用传统无迹卡尔曼滤波算法的滤波结果进行对比，结果表明2种滤波方法都可以有效抑制系统误差，提升导航精度。

视觉信息；惯性导航；李群；无迹卡尔曼滤波；不变扩展卡尔曼滤波

0 引言

传统的导航方法中，卫星导航处于不可动摇的地位。随着导航技术的发展，人们开始着眼于解决在卫星导航信号较弱甚至缺失的情况下选择合适的导航方法来保证系统正常工作的问题。惯导输出速率高，且不受环境变化的影响，但是惯导会随着时间积累误差。视觉传感器输出速率低，但是经过图像处理后能提供准确的图像信息。2者组合后导航质量会有较大的提升，可以为智能体提供自主权，在陌生杂乱的环境中进行导航[1]。因而视觉惯性导航系统（visual inertial navigantion system, VINS）因其巨大的潜力而成为热门的研究方向[2-3]。文献[4]提出1种视觉/惯性融合的舰载着陆引导方法，并采用扩展卡尔曼滤波（extended Kalman filter, EKF）算法对无人机和船舶的运动进行估计；……