論文の概要: Integration of a high-fidelity model of quantum sensors with a map-matching filter for quantum-enhanced navigation
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.11119v1
- Date: Tue, 15 Apr 2025 12:07:21 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-04-16 22:06:29.512896
- Title: Integration of a high-fidelity model of quantum sensors with a map-matching filter for quantum-enhanced navigation
- Title（参考訳）: 量子センサの高忠実度モデルと量子強調ナビゲーションのためのマップマッチングフィルタの統合
- Authors: Samuel Lellouch, Michael Holynski,
- Abstract要約: 原子干渉計を用いた重力勾配計の高忠実度モデルの実現について報告する。
量子重力勾配計を用いた地図マッチングによるナビゲーション支援により,安定した軌道が導かれることを示す。
センサの傾きを3.3度以下に抑えるなど,これらの誤差を軽減するための要件を導出する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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- Abstract: Harnessing the potential of quantum sensors to assist in navigation requires enabling their operation in complex, dynamic environments and integrating them within existing navigation systems. While cross-couplings from platform dynamics generally degrade quantum measurements in a complex manner, navigation filters would need to be designed to handle such complex quantum sensor data. In this work, we report on the realization of a high-fidelity model of an atom-interferometry-based gravity gradiometer and demonstrate its integration with a map-matching navigation filter. Relying on the ability of our model to simulate the sensor behaviour across various dynamic platform environments, we show that aiding navigation via map matching using quantum gravity gradiometry results in stable trajectories, and highlight the importance of non-Gaussian errors arising from platform dynamics as a key challenge to map-matching navigation. We derive requirements for mitigating these errors, such as maintaining sensor tilt below 3.3 degrees, to inform future sensor development priorities. This work demonstrates the value of an end-to-end approach that could support future optimization of the overall navigation system. Beyond navigation, our atom interferometer modelling framework could be relevant to current research and innovation endeavours with quantum gravimeters, gradiometers and inertial sensors.
- Abstract（参考訳）: ナビゲーションを支援する量子センサーの可能性を損なうには、複雑な動的環境での動作を可能にし、既存のナビゲーションシステムに統合する必要がある。
プラットフォームダイナミクスからのクロスカップリングは一般に複雑な方法で量子測定を分解するが、そのような複雑な量子センサーデータを扱うためにナビゲーションフィルタを設計する必要がある。
本研究では,原子干渉計を用いた重力勾配計の高忠実度モデルの実現について報告する。
様々な動的プラットフォーム環境におけるセンサの挙動をシミュレートするモデルの能力に基づき,量子重力勾配法を用いて地図マッチングによるナビゲーションを支援することにより,安定した軌跡が得られることを示すとともに,プラットフォーム力学から生じる非ガウス誤差の重要性をマップマッチングナビゲーションの重要な課題として強調する。
センサの傾きを3.3度以下に抑えるなど、これらのエラーを軽減するための要件を導出し、将来のセンサ開発優先事項を通知する。
この研究は、ナビゲーションシステム全体の将来の最適化をサポートすることができるエンドツーエンドアプローチの価値を実証する。
ナビゲーション以外にも、我々の原子干渉計モデリングフレームワークは、量子重力計、グラディメーター、慣性センサーによる現在の研究とイノベーションの取り組みに関係しているかもしれない。
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