Optimal Time Difference-Based TDCP-GPS/IMU Navigation Using Graph Optimization

全球定位系统 惯性测量装置 计算机科学 实时计算 计量单位 模拟 人工智能 电信 物理 量子力学
作者
Pin Lyu,Shiyu Bai,Jizhou Lai,Bingqing Wang,Xin Sun,Kai Huang
出处
期刊:IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:70: 1-10 被引量:13
标识
DOI:10.1109/tim.2021.3125990
摘要

Global positioning system (GPS) has been widely used to estimate the absolute position of outdoor vehicles. Global positioning system and inertial measurement unit (IMU) can be integrated to deliver an enhanced effect over the individual system. GPS/IMU navigation solution that utilizes time-differenced carrier phase (TDCP) as observation can achieve high-precision positioning. The traditional TDCP-GPS/IMU navigation methods are compromised by the loss of constraints, especially when cycle slip occurs. This paper proposes an optimal time difference-based TDCP-GPS/IMU navigation using graph optimization. Different from current methods, an optimal time difference strategy is designed to formulate integer-free constraints that span multiple epochs in a time window. Each satellite can be fully used to restrain the accumulation errors even through cycle slip happens. Then the integer-free constraints are fused with relative constraints from IMU pre-integration and TDCP between two successive epochs using graph optimization. Field tests are carried out to validate the performance of the proposed method. The results show that the proposed method can make the most of window length constraints to improve the positioning performance compared with traditional methods.
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