Navegação visual/inercial fortemente acoplada auxiliada por múltiplos pontos de ancoragem UWB flexíveis

LUO Haolong ,  

LI Jiansheng ,  

XU Zhitao ,  

WANG Li ,  

ZHANG Shitian ,  

LI Guangyun ,  

摘要

O método de navegação visual-inercial UWB acoplado frouxamente requer a construção antecipada do sistema de coordenadas UWB e a obtenção das posições dos pontos de ancoragem UWB, o que resulta em grande gasto de tempo e esforço na aplicação prática. Para o método de navegação visual-inercial fortemente acoplado auxiliado por um único ponto de ancoragem, como um único ancoradouro UWB fornece apenas uma restrição de distância unidimensional, a melhoria na precisão e estabilidade do sistema é limitada. Para reduzir a dificuldade de configuração do sistema e melhorar o desempenho do posicionamento, propõe-se um método de navegação visual/inercial fortemente acoplado auxiliado por múltiplos pontos de ancoragem UWB flexíveis, que não requer a obtenção prévia da posição dos pontos de ancoragem e possui aplicabilidade geral. Primeiro, com base na ideia plug-and-play, propõe-se um método de estimativa de posição assíncrona online para múltiplos pontos de ancoragem UWB, a fim de garantir a utilização oportuna das informações dos ancoradouros UWB. Em segundo lugar, utiliza-se a estrutura de otimização de grafo de fatores elásticos para estabelecer o modelo de grafo de fatores acoplado visual-inercial UWB, realizando assim a navegação acoplada visual/inercial/UWB de múltiplos pontos de ancoragem. Por fim, o método proposto foi validado usando o conjunto de dados VIRAL de código aberto e conjuntos de dados coletados do mundo real. Os resultados experimentais mostram que, em comparação com os algoritmos avançados de código aberto VINS-MONO e VIR-SLAM, a precisão do posicionamento do método proposto melhorou em média 30,61% e 23,19%, respectivamente. Isso indica que o método de navegação visual/inercial fortemente acoplado auxiliado por múltiplos pontos de ancoragem UWB flexíveis proposto possui maior precisão de posicionamento e estabilidade mais forte.

关键词

Múltiplos pontos de ancoragem UWB; detecção de valores atípicos; estimativa de posição de ancoragem; otimização de grafo de fatores; navegação fortemente acoplada

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