論文の概要: Cascaded Tightly-Coupled Observer Design for Single-Range-Aided Inertial Navigation
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.06198v1
- Date: Fri, 05 Dec 2025 22:44:22 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-03-23 08:17:40.163388
- Title: Cascaded Tightly-Coupled Observer Design for Single-Range-Aided Inertial Navigation
- Title（参考訳）: シングルランジ支援慣性航法のためのカスケード密結合オブザーバの設計
- Authors: Oussama Sifour, Soulaimane Berkane, Abdelhamid Tayebi,
- Abstract要約: 本研究は、慣性測定ユニット(IMU)のみを用いて剛体の全状態を再構築する、単射支援ナビゲーションオブザーバを導入する。
この設計は、まず拡張線形時間変化(LTV)システムを定式化し、ボディフレームの位置、ボディフレーム速度、重力方向を推定する。
カスケード設計のほぼグローバル漸近安定性(AGAS)は、センサノイズや軌道変動に対するロバスト性を確保するため、均一な可観測条件の下で確立されている。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: This work introduces a single-range-aided navigation observer that reconstructs the full state of a rigid body using only an Inertial Measurement Unit (IMU), a body-frame vector measurement (e.g., magnetometer), and a distance measurement from a fixed anchor point. The design first formulates an extended linear time-varying (LTV) system to estimate body-frame position, body-frame velocity, and the gravity direction. The recovered gravity direction, combined with the body-frame vector measurement, is then used to reconstruct the full orientation on $\mathrm{SO}(3)$, resulting in a cascaded observer architecture. Almost Global Asymptotic Stability (AGAS) of the cascaded design is established under a uniform observability condition, ensuring robustness to sensor noise and trajectory variations. Simulation studies on three-dimensional trajectories demonstrate accurate estimation of position, velocity, and orientation, highlighting single-range aiding as a lightweight and effective modality for autonomous navigation.
- Abstract（参考訳）: この研究は、慣性測定ユニット(IMU)、ボディーフレームベクトル測定(例えば磁力計)、固定アンカーポイントからの距離測定のみを用いて、剛体の全状態を再構築する単一レンジ支援ナビゲーションオブザーバを導入する。
この設計は、まず拡張線形時間変化(LTV)システムを定式化し、ボディフレームの位置、ボディフレーム速度、重力方向を推定する。
回収された重力方向は、ボディフレームベクトル測定と組み合わせて、$\mathrm{SO}(3)$の完全な向きを再構築するために使用される。
カスケード設計のほぼグローバル漸近安定性(AGAS)は、センサノイズや軌道変動に対するロバスト性を確保するため、均一な可観測条件の下で確立されている。
3次元軌道のシミュレーション研究は、位置、速度、方向の正確な推定を示し、自律航法における軽量で効果的なモダリティとして単射アシストを強調している。
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