记录IMU为$b$系, 车体为$v$系,导航坐标系为$n$系,忽略地球自转,则$n$系与惯性坐标系$i$系以及世界坐标系$w$系重合。
以$b$系为定位中心,以b系在$n$系下的角度$\bm{R}^n_b$,速度$\bm{v}^n_b$,加速度计偏置$\bm{b}_a$为状态变量,则系统状态方程可以写为:
$$
\begin{equation}
\begin{bmatrix}
\dot{\bm{R}}^n_b \
\dot{\bm{v}}^n_b \
\dot{\bm{b}}_a
\end{bmatrix}
\begin{bmatrix}
\bm{R}b^n \cdot \bm{\omega}^b{nb} \
\bm{R}b^n (\bm{f^b{nb}} - \bm{b_a}) + \bm{g}^n \
\bm{0}
\end{bmatrix}
\end{equation}
$$
在公式中,$\bm{R}b^n$为$b$系在$n$系下的旋转矩阵,$\bm{\omega}^b{nb}$为$b$系在$n$系下的角速度,$\bm{f^b_{nb}}$为加速度计读数,$\bm{g}^n$为重力加速度。
同时,将上边的公式改为误差形式,参考高博的书《自动驾驶中的SLAM技术》,可以将上边的系统状态方程改写为:
$$
\begin{equation}
\begin{bmatrix}
\delta \dot{\bm{\theta}} \
\delta \dot{\bm{v}} \
\delta \dot{\bm{b}}_a
\end{bmatrix}
\begin{bmatrix}
\bm{R}b^n \cdot \bm{\omega}^b{nb} \
\bm{R}b^n (\bm{f^b{nb}} - \bm{b_a}) + \bm{g}^n \
\bm{0}
\end{bmatrix}
\end{equation}
$$
其中,为$b$系在$n$系下的旋转误差,$\bm{e}_v^n_b$为$b$系在$n$系下的速度误差,$\bm{e}_b_a$为加速度计偏置误差。