引用本文:杜光勋,全权,蔡开元.视觉与惯性传感器融合的隐式卡尔曼滤波位置估计算法[J].控制理论与应用,2012,29(7):833~840.[点击复制]
DU Guang-xun,QUAN Quan,CAI Kai-yuan.Implicit Kalman filter for position estimation with visual and inertial sensor fusion[J].Control Theory and Technology,2012,29(7):833~840.[点击复制]
视觉与惯性传感器融合的隐式卡尔曼滤波位置估计算法
Implicit Kalman filter for position estimation with visual and inertial sensor fusion
摘要点击 2763  全文点击 2479  投稿时间:2011-08-17  修订日期:2012-02-14
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DOI编号  10.7641/j.issn.1000-8152.2012.7.CCTA110932
  2012,29(7):833-840
中文关键词  视觉  惯性  传感器融合  位置估计  隐式卡尔曼滤波器
英文关键词  vision  inertia  sensor fusion  position estimation  implicit Kalman filter
基金项目  国家“973”计划资助项目(2010CB327904); 国家自然科学基金资助项目(61104012); 教育部博士点基金资助项目(20111102120008).
作者单位E-mail
杜光勋* 北京航空航天大学 自动化科学与电气工程学院 duguangxun@126.com 
全权 北京航空航天大学 自动化科学与电气工程学院
北京航空航天大学 虚拟现实技术与系统国家重点实验室 
 
蔡开元 北京航空航天大学 自动化科学与电气工程学院  
中文摘要
      机器人对自身位置的实时感知在机器人技术中非常重要. 本文主要研究机器人技术中一类基于视觉与惯性传感器的位置估计问题. 与传统的状态估计问题不同的是, 所研究位置估计问题为带有隐式观测方程的线性状态估计问题. 为此提出一种能够解决此类估计问题的隐式卡尔曼滤波器, 并给出了详细的滤波器设计过程. 另外采用扩展变量法将加速度信息中的偏移量作为滤波器状态来估计, 以补偿其对位置估计结果的影响. 仿真结果显示, 所给出的隐式卡尔曼滤波器收敛, 加速度偏移带来的影响被有效的补偿.
英文摘要
      In mobile robotics, position-sensing is crucial to a robot. We investigate a type of online position estimations based on visual and inertial sensor fusion. Being different from the traditional state estimation, our position estimation is a linear state estimation with implicit observation equations. To this end, an implicit Kalman filter is proposed and designed in details for this position estimation. Furthermore, a state augmentation method is employed in which the accelerometer bias is taken as a state of the filter to compensate for its effect to the position estimation results. Simulation results show that the implicit Kalman filter is convergent, and the effect of the accelerometer bias is eliminated from the position estimation.