論文の概要: Quantum-assured magnetic navigation achieves positioning accuracy better than a strategic-grade INS in airborne and ground-based field trials

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.08167v1
• Date: Thu, 10 Apr 2025 23:25:19 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-04-14 14:18:33.367252
• Title: Quantum-assured magnetic navigation achieves positioning accuracy better than a strategic-grade INS in airborne and ground-based field trials
• Title（参考訳）: 空中および地上試験における戦略グレードINSよりも優れた位置決め精度を実現する量子保証磁気ナビゲーション
• Authors: Murat Muradoglu, Mattias T. Johnsson, Nathanial M. Wilson, Yuval Cohen, Dongki Shin, Tomas Navickas, Tadas Pyragius, Divya Thomas, Daniel Thompson, Steven I. Moore, Md Tanvir Rahman, Adrian Walker, Indranil Dutta, Suraj Bijjahalli, Jacob Berlocher, Michael R. Hush, Russell P. Anderson, Stuart S. Szigeti, Michael J. Biercuk,
• Abstract要約: 磁気異常ナビゲーション(MagNav)は、周期的な位置修正を通じてジャミング不能なナビゲーションを提供する。 既存のMagNavの取り組みは、磁気センサの性能とプラットフォームノイズによって制限されている。 我々は,新しいデノケーション法とマップマッチング法により,ロバスト性を持つ独自の量子磁気センサに基づく量子保証MagNavソリューションを提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.2066599812720467
• License:
• Abstract: Modern navigation systems rely critically on GNSS, which in many cases is unavailable or unreliable (e.g. due to jamming or spoofing). For this reason there is great interest in augmenting backup navigation systems such as inertial navigation systems (INS) with additional modalities that reduce positioning error in the absence of reliable GNSS. Magnetic-anomaly navigation is one such approach, providing passive, non-jammable navigation through periodic position fixes obtained by comparing local measurements of Earth's crustal field against known anomaly maps. Despite its potential, existing MagNav efforts have been limited by magnetometer performance and platform noise; solutions addressing these problems have proven either too brittle or impractical for realistic deployment. Here we demonstrate a quantum-assured MagNav solution based on proprietary quantum magnetometers with by a novel denoising and map-matching algorithms. The system fits on fixed-wing drones or in the avionics bay of a commercial airliner. We present trials at altitudes up to 19000 feet, testing onboard and outboard quantum magnetometers comparing against a strategic-grade INS. Our MagNav solution achieves superior performance, delivering up to 46x better positioning error than the velocity-aided INS; the best final positioning accuracy we achieve is 22m or 0.006% of the flight distance. Airborne trials consistently achieve at least 11x advantage over the INS across varying conditions, altitudes, and flight patterns. The system learns model parameters online without special vehicle maneuvers providing robustness to various configuration changes (e.g. changing payload or latitude). Our trials also include the first successful MagNav performed in a ground vehicle using publicly-available anomaly maps, delivering bounded positioning error 7x lower than the INS, with both systems in strapdown configuration.
• Abstract（参考訳）: 現代のナビゲーションシステムはGNSSに大きく依存しており、多くの場合は利用できないか信頼性が低い(例えばジャミングやスプーフィングによる)。 このため、慣性ナビゲーションシステム(INS)のようなバックアップナビゲーションシステムの拡張には大きな関心があり、信頼性の高いGNSSがない場合の位置誤差を低減するための追加のモダリティがある。 磁気異常ナビゲーションは、地球の地殻の局所的な測定と既知の異常マップを比較することで得られる周期的な位置修正を通じて、受動的で妨害不能なナビゲーションを提供するアプローチである。 その可能性にもかかわらず、既存のMagNavの取り組みは磁力計の性能とプラットフォームノイズによって制限されている。 ここでは、独自の量子磁気センサに基づく量子保証MagNavソリューションを、新しいデノケーションおよびマップマッチングアルゴリズムを用いて実証する。 このシステムは固定翼ドローンや商用旅客機のアビオニクス湾に収まる。 我々は、高度19000フィートまでの試験を行い、戦略的グレードのINSと比較して、オンボードおよび外向きの量子磁気センサを試験した。 我々のMagNavソリューションは、速度支援INSよりも最大46倍優れた位置決め誤差を達成し、飛行距離の22mまたは0.006%の最適位置決め精度を実現している。 航空機による試験は、様々な条件、高度、飛行パターンにまたがるINSに対する少なくとも11倍の優位性を達成する。 システムは、様々な構成変更(例えばペイロードの変更や緯度変更)に対して堅牢性を提供する特別な車両操作なしで、オンラインでモデルパラメータを学習する。 試験ではまた、公開可能な異常マップを使用して地上で実施したMagNavが成功し、INSよりも7倍低い境界位置誤差を両システムともストラップダウン構成で提供した。

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