Exploiting Redundancy for UWB Anomaly Detection in Infrastructure-Free Multi-Robot Relative Localization

要約

超広帯域 (UWB) ローカリゼーション手法は、GNSS が拒否された環境向けの費用対効果が高く正確なソリューションとして登場しました。
見通し外およびマルチパス検出方法を使用した、UWB測距の回復力に関しては、かなりの量の以前の研究があります。
ただし、複数のノードを含む相対位置特定システムの障害に対する回復力にはほとんど注意が払われていません。
この論文では、マルチロボット協調位置特定の観点から、UWB測距測定における範囲異常を検出するアプローチを提示します。
利用可能なデータの異なるサブセットを使用して各ノードの位置が計算される、マルチロボット システムでの相対的な位置特定のために冗長性を活用するアプローチを紹介します。
これにより、測距異常を示すノードを効果的に特定し、協調的なローカリゼーション スキーム内でそれらの影響を排除することができます。
ハードウェアの誤動作など、測距プロセスのタイミング エラーによって作成された異常を分析します。
ただし、私たちの方法は一般的なものであり、他のタイプの測距異常にも拡張できます。
私たちのアプローチは、計算負荷に関して無視できるほどの影響で、より弾力性のある協調的なローカリゼーション フレームワークをもたらします。

要約(オリジナル)

Ultra-wideband (UWB) localization methods have emerged as a cost-effective and accurate solution for GNSS-denied environments. There is a significant amount of previous research in terms of resilience of UWB ranging, with non-line-of-sight and multipath detection methods. However, little attention has been paid to resilience against disturbances in relative localization systems involving multiple nodes. This paper presents an approach to detecting range anomalies in UWB ranging measurements from the perspective of multi-robot cooperative localization. We introduce an approach to exploiting redundancy for relative localization in multi-robot systems, where the position of each node is calculated using different subsets of available data. This enables us to effectively identify nodes that present ranging anomalies and eliminate their effect within the cooperative localization scheme. We analyze anomalies created by timing errors in the ranging process, e.g., owing to malfunctioning hardware. However, our method is generic and can be extended to other types of ranging anomalies. Our approach results in a more resilient cooperative localization framework with a negligible impact in terms of the computational workload.

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