A Contracting Hierarchical Observer for Pose-Inertial Fusion

要約

本研究では、位置と姿勢の計測値をIMUと融合させ、真の値への収束が保証された滑らかな位置、線速度、姿勢、IMUバイアス推定値を生成する請負型階層的オブザーバを提示する。提案するアプローチは、2つのコントラクトオブザーバで構成される。1つ目は四元数ベースの方位オブザーバで、ジャイロスコープバイアスも推定する。方位オブザーバの出力は、位置、線速度、加速度計のバイアスを推定する別のオブザーバの入力として機能し、階層を形成する。提案するオブザーバは、すべての状態推定値が真値に収束することを保証することを示す。シミュレーションの結果、理論的な性能保証が確認された。

要約(オリジナル)

This work presents a contracting hierarchical observer that fuses position and orientation measurements with an IMU to generate smooth position, linear velocity, orientation, and IMU bias estimates that are guaranteed to converge to their true values. The proposed approach is composed of two contracting observers. The first is a quaternion-based orientation observer that also estimates gyroscope bias. The output of the orientation observer serves as an input for another contracting observer that estimates position, linear velocity, and accelerometer bias thus forming a hierarchy. We show that the proposed observer guarantees all state estimates converge to their true values. Simulation results confirm the theoretical performance guarantees.

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