Sensor Misalignment-tolerant AUV Navigation with Passive DoA and Doppler Measurements

要約

音響アレイからの測定値と推測航法情報を活用した、センサーの位置ずれに強い AUV ナビゲーション方法を紹介します。
最近の研究では、測距測定を必要とせずに、AUV ナビゲーションに受動的音響到来方向 (DoA) 測定を使用できる可能性が実証されました。
ただし、音響アレイと姿勢センサーの間のセンサーの位置ずれは考慮されていませんでした。
このような位置ずれが生じると、ナビゲーションの精度が低下する可能性があります。
この論文では、AUV ナビゲーション、ビーコンの位置特定、センサーの位置合わせを同時に可能にする新しいアプローチを提案します。
手頃な計算負荷で必要な計算を完了できるアンセンテッド カルマン フィルター (UKF) が開発されました。
非線形最小二乗法 (NLS) ベースの手法を使用して、短期間の測定ウィンドウを使用してビーコンの位置特定とセンサーの位置合わせの初期ソリューションをできるだけ早く見つけます。
実験結果は、提案された方法の性能を実証します。

要約(オリジナル)

We present a sensor misalignment-tolerant AUV navigation method that leverages measurements from an acoustic array and dead reckoned information. Recent studies have demonstrated the potential use of passive acoustic Direction of Arrival (DoA) measurements for AUV navigation without requiring ranging measurements. However, the sensor misalignment between the acoustic array and the attitude sensor was not accounted for. Such misalignment may deteriorate the navigation accuracy. This paper proposes a novel approach that allows simultaneous AUV navigation, beacon localization, and sensor alignment. An Unscented Kalman Filter (UKF) that enables the necessary calculations to be completed at an affordable computational load is developed. A Nonlinear Least Squares (NLS)-based technique is employed to find an initial solution for beacon localization and sensor alignment as early as possible using a short-term window of measurements. Experimental results demonstrate the performance of the proposed method.

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