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VINS-FUSION 优化-IMU预积分因子(三)

时间:2024-07-22 16:25:17浏览次数:14  
标签:误差 方程 积分 如下 FUSION IMU VINS

在VINS-FUSION 优化-IMU预积分因子(一)中介绍了IMU预积分及其于优化变量的全部雅克比矩阵的推导,(二)中文章结合VINS-FUSION源码,完成优化-IMU预积分因子的使用。本文介绍预积分中方差的计算。

一、引出​

方差作为调节各残差项的权重,方差计算如下:

Fk、Gk是离散时间下的状态传递方程。

一般先是在连续时间下推导微分方程,再计算离散时间下的传递方程。​

连续时间下的微分方程如下:

在文章VINS-FUSION 优化-IMU预积分因子(一)中,推导了预积分形式如下:

(5)

根据误差方程推到方法,可得预积分误差方程如下:

则连续状态下误差方程如下:

二、基于一阶泰勒展开的误差递推方程

离散状态下的误差方程:

注:Bk也可以写成Bk = Bt * T

三、基于误差随时间变化的递推方程

VINS-Fusion是采用该种方式推导。

整体思路如下:

首先将连续状态下预积分误差方程中的w、a、n用中值展开:

a_{t}=\frac{a_{k+1} +a_{k}}{2 }, w_{t}=\frac{w_{k+1} +w_{k}}{2 },n_{a}=\frac{n_{a_{k+1}} +n_{a_{k}}}{2 }, n_{w}=\frac{n_{w_{k+1}} +n_{w_{k}}}{2 }

然后:

\frac{\delta \theta _{k+1} - \delta \theta _{k}}{\delta t} = \delta \dot{\theta}

\delta \theta _{k+1} = \delta \dot{\theta} *\delta t + \delta \theta _{k}

1.\delta \theta _{k+1}求解

2.\delta \beta _{k+1}求解

求解思路一样,结果如下:
 

3.\delta \alpha _{k+1}求解

结果如下:

4.离散状态下误差方程

离散状态下的误差方程:

结果如下:

5.预积分更新(bias变化后)

在文章VINS-FUSION 优化-IMU预积分因子(一)中,推导了预积分泰勒展开形式如下:

(10)

J_{b_{i}^{a}}^{\alpha },J_{b_{i}^{g}}^{\alpha },J_{b_{i}^{a}}^{\beta},J_{b_{i}^{g}}^{\beta}无解析解,但在4中已推导出离散状态下误差方程的状态转移矩阵F,通过递推形式,可得:

J_{k+1}=F_{k}J_{k}

则预积分的雅克比可通过此种方式求解。

四、参考

1.VINS-Mono: A Robust and Versatile Monocular Visual-Inertial State Estimator

2.Online Temporal Calibration for Monocular Visual-Inertial Systems

3.https://github.com/HKUST-Aerial-Robotics/VINS-Fusion

4.多传感器融合定位-基于图优化的建图方法

标签:误差,方程,积分,如下,FUSION,IMU,VINS
From: https://blog.csdn.net/u010196944/article/details/135768603

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