位置漂移

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位置漂移是指惯性导航系统 (INS) 在随时间估计车辆轨迹时，位置误差逐渐增大的现象。INS 通过对惯性测量单元 (IMU) 的加速度测量值进行积分来计算位置。由于积分会放大传感器误差，因此即使是很小的测量偏差也会产生越来越大的导航不确定性。

IMU 使用加速度计和陀螺仪测量比力与角速度。导航算法利用姿态估计将这些测量值从传感器坐标系转换到导航坐标系。随后，INS 通过对加速度积分来计算速度，并对速度积分来计算位置：

$$p(t)=p_0+\int_0^t v(\tau)d\tau$$

由于位置需要对加速度进行二次积分，微小的误差也会产生明显的漂移。例如，恒定的加速度计偏置 $b_a$​ 会产生随时间线性增加的速度误差：

$$\Delta v(t)=b_a t$$

由此产生的位置误差呈二次方增长：

$$\Delta p(t)=\frac{1}{2}b_a t^2$$

陀螺仪误差也会导致位置漂移。微小的姿态误差会将重力向量错误投影到水平面上，产生虚假加速度，从而随时间增大导航误差。传感器零偏不稳定、噪声密度、比例因子误差、不对准、温度变化、振动和校准质量都会影响漂移的增长。

高性能战术级和导航级 IMU 通过精确校准和先进的误差补偿来减少这些影响。现代 INS 解决方案通过将惯性测量值与诸如 GNSS、里程计、多普勒计速仪 (DVL) 或视觉导航等辅助源相结合，进一步限制了漂移。

先进的估计算法（例如 EKF）可持续估计传感器误差，从而提高导航精度，并在 GNSS 长时间中断期间延长自主定位性能。