申请/专利权人：中国兵器工业计算机应用技术研究所

申请日：2022-01-05

公开（公告）日：2024-04-12

公开（公告）号：CN114383612B

主分类号：G01C21/16

分类号：G01C21/16;G01S19/47

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.12#授权;2022.05.10#实质审查的生效;2022.04.22#公开

摘要：本发明涉及一种视觉辅助惯性差分位姿测量系统，包括：测量单元，以及与测量单元连接的运动载具IMU、被测物体IMU和视觉单元；运动载具IMU和被测物体IMU用于获取运动载具和被测物体的运动信息；视觉单元用于获取被测物体相对于运动载具的视觉位姿数据；测量单元，接收运动载具和被测物体的运动信息，进行双IMU差分获得的载体坐标系下被测物体相对载体的惯性位姿数据；接收视觉位姿数据；并以视觉位姿数据为外部观测量对包括惯性位姿数据在内的状态数据进行卡尔曼滤波，输出滤波后的被测物体与运动载具的相对位姿数据。本发明充分利用惯性测姿采样频率高、短时精度高，视觉测姿无累积误差的特性，实现高精度的位姿追踪。

主权项：1.一种视觉辅助惯性差分位姿测量系统，其特征在于，包括：测量单元，以及与测量单元连接的运动载具IMU、被测物体IMU和视觉单元；运动载具承载被测物体，所述运动载具IMU和被测物体IMU分别布置于运动载具和被测物体上，用于获取运动载具和被测物体的运动信息；所述视觉单元布置于运动载具内，用于获取被测物体相对于运动载具的视觉位姿数据；所述测量单元，接收所述运动载具和被测物体的运动信息，进行双IMU差分获得的载体坐标系下被测物体相对运动载体的惯性位姿数据；接收所述视觉位姿数据；并以视觉位姿数据为外部观测量对包括惯性位姿数据在内的状态数据进行卡尔曼滤波，输出滤波后的被测物体与运动载具的相对位姿数据；所述卡尔曼滤波中的状态向量：X＝[ph-p，vh-p，qh-p，bha，bpa，bhω，bpω]T；其中，ph-p、vh-p、qh-p定义为双IMU差分获得的载体坐标系下被测物体相对载体的位置、速度、旋转四元数；bhω、bha为被测物体IMU测量角速度与加速度的零偏；bpω、bpa为运动载具IMU测量角速度与加速度的零偏；所述旋转四元数qh-p采用角速度差分法进行求解；在角速度差分法中，通过对当前时刻被测物体与运动载具的相对角速度进行积分得到被测物体与运动载具的相对位姿；所述角速度差分法，包括：获取被测物体坐标系到运动载体坐标系的相对旋转矩阵；根据被测物体与运动载体的IMU获取的角速度和上一时刻的相对旋转矩阵计算当前时刻相对角增量；使用当前时刻相对角增量计算相对旋转四元数得到被测物体相对于运动载体的位姿数据。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 中国兵器工业计算机应用技术研究所 一种视觉辅助惯性差分位姿测量系统

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