关于gps漂移引起的ekf报错分析.pdf

发布时间：2022-05-31 发布人：admin 分类：说明书资料大小：0.33M 资料格式：pdf 举报版权申诉

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关于 gps 漂移引起的 ekf 报错分析 Author:jingwenyi Date:2016/12/23 最近飞 px4 遇到了一次 ekf 报错，自动 land 的情况。从 mission planner 日志看如下图：刚开始看到这个问题，我有点丈二的和尚，不知道什么情况，经过一段时间的摸索，我确信是 gps 漂移的问题导致的。下面是 gps 可见星的个数图：

从这张图片我们至少能看出来 gps 可以星的个数变化很剧烈，在 ekf 出问题的时候。但是可见星都在 14 颗以上，也不能判断就一定是 gps 的出了问题啊。我无意中查看到了 ekf 的相关记录日志。位置和速度的变化 ekf4 的 SV 和 SP 如下图： Pixhawk 的 ekf 检查中会根据 SV 的变化超过预设的 ekf 阈值来判断 ekf 是否出问题（默认 0.8，可以调到 1.0），现在 SV 的值在 0.95 左右，所以超过了 ekf 默认阈值 0.8，所以自动切换到 land 模式开始降了。再查看了 efk 中速度和位置的革新值（ekf3 的 IVN,IVE,IVD;IPN,IPE,IPD），如下图：

基本上着 3 个日志的走势和 ekf 报错是一致的，这里我基本可以这次 ekf 报错是由于速度的革新值超过了 ekf 设置的范围才导致报错的。那么，又是什么原因导致的速度革新值会超出设置的范围呢。我猜测是由于 gps 位置漂移导致的。先看看 gps 原始的数据 log: 纬度变化经度变化我粗劣的估计了在 100ms 是时间内漂移的大概有 10m;我这次飞行是自动（auto）分析的，在这个点应该找点下降了，理论上经纬度应该差异不大。这里我基本上可以确定是 gps 偏移导致了这次 ekf 报错。

在我所设的起飞点中有一个地方三面都有比较高的建筑物，比我起飞点大约高了 2.5m 以上，无人机起飞的时候经常会盘旋飞机，在我们的地面站看到的效果如下：以下是这个时候 gps 位置和速度的变化量 Gps 纬度：

GPS 经度：对应的位置速度变化值：而且每次在该点事速度和位置的变化值都很大。这里再次验证了我的猜想，是 gps 的漂移导致了位置变化过大，最终导致速度变化很大，才导致 ekf 错误。通过查阅了一些资料和思考，我打算先尝试下用多阶最小二乘法实时预测下一个 gps 可能的值，如果获取到的 gps 的位置和前一个 gps 的位置的距离大于了在当前时间内以无人机现在最大的速度行驶的最大位置，就用最小二乘法估计的 gps 位置作为 gps 的更新值。根据经度、纬度的波形走势，我大致想了一个逼近函数 xf ( t  1 ) xb t t  sin a t ;

其中对 tb 和 ta 的函数如下方程组： x t  1 bx t  sin a ； x t  bx t 1   sin a ； b t  kb t 1  1(  bk ) ; a k  ka t 1  1(  ak ) ; 公式中 tx 是 t 时刻 gps 的经度（或纬度）值， 1tx 是预测的 t-1 时刻的经度（或纬度）预测值。

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