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

要約

超広帯域 (UWB) 位置特定方法は、GNSS が拒否された環境向けのコスト効率が高く正確なソリューションとして登場しました。
UWB 測距の復元力に関しては、見通し外およびマルチパス検出方法を使用した、これまでの研究が数多く行われています。
しかし、複数のノードが関与する相対位置特定システムにおける外乱に対する回復力にはほとんど注意が払われてきませんでした。
この論文では、マルチロボットの協調位置特定の観点から、UWB測距測定における距離異常を検出するアプローチを紹介します。
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。このアプローチでは、利用可能なデータのさまざまなサブセットを使用して各ノードの位置が計算されます。
これにより、測距異常を示すノードを効果的に特定し、協調的な位置特定スキーム内での影響を排除することができます。
ハードウェアの故障などによる測距プロセスのタイミングエラーによって生じた異常を分析します。
ただし、私たちの方法は汎用的なものであり、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により、計算ワークロードの点で無視できるほどの影響を与える、より回復力の高い協調的位置特定フレームワークが実現します。

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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