論文の概要: Vision-Aided Relative State Estimation for Approach and Landing on a Moving Platform with Inertial Measurements
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.19245v1
- Date: Mon, 22 Dec 2025 10:28:20 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-03-23 08:17:40.465032
- Title: Vision-Aided Relative State Estimation for Approach and Landing on a Moving Platform with Inertial Measurements
- Title（参考訳）: 慣性測定による移動プラットフォームへの接近・着陸のための視覚支援相対状態推定
- Authors: Tarek Bouazza, Alessandro Melis, Soulaimane Berkane, Robert Mahony, Tarek Hamel,
- Abstract要約: 本稿では,UAVと平面プラットフォーム間の相対的な位置,向き,速度を,接近・着陸時の任意の3次元運動によって推定する問題に対処する。
相対的な姿勢を再現するために,SO(3)上の補足フィルタを用いたカスケードオブザーバを提案し,続いて相対的な位置と速度推定のための線形リカティオブザーバを提案する。
提案したオブザーバの性能は、広範囲なシミュレーションによって検証される。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 36.94429692322632
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: This paper tackles the problem of estimating the relative position, orientation, and velocity between a UAV and a planar platform undergoing arbitrary 3D motion during approach and landing. The estimation relies on measurements from Inertial Measurement Units (IMUs) mounted on both systems, assuming there is a suitable communication channel to exchange data, together with visual information provided by an onboard monocular camera, from which the bearing (line-of-sight direction) to the platform's center and the normal vector of its planar surface are extracted. We propose a cascade observer with a complementary filter on SO(3) to reconstruct the relative attitude, followed by a linear Riccati observer for relative position and velocity estimation. Convergence of both observers is established under persistently exciting conditions, and the cascade is shown to be almost globally asymptotically and locally exponentially stable. We further extend the design to the case where the platform's rotation is restricted to its normal axis and show that its measured linear acceleration can be exploited to recover the remaining unobservable rotation angle. A sufficient condition to ensure local exponential convergence in this setting is provided. The performance of the proposed observers is validated through extensive simulations.
- Abstract（参考訳）: 本稿では,UAVと平面プラットフォーム間の相対的な位置,向き,速度を,接近・着陸時の任意の3次元運動によって推定する問題に対処する。
両システムに搭載された慣性測定ユニット(IMU)の測定値に基づいて,データ交換に適した通信チャネルが存在すると仮定し,プラットフォーム中央へのベアリング(視線方向)と平面面の正規ベクトルを抽出する単眼カメラの視覚情報とを推定する。
相対的な姿勢を再現するために,SO(3)上の補足フィルタを用いたカスケードオブザーバを提案し,続いて相対的な位置と速度推定のための線形リカティオブザーバを提案する。
両観測者の収束は、持続的に興奮的な条件下で確立され、カスケードはほぼ全世界的に漸近的に、局所的に安定であることが示されている。
さらに、プラットフォームの回転が通常の軸に制限されている場合まで設計を拡張し、その測定された線形加速度を利用して残りの観測不可能な回転角を復元できることを示す。
この設定における局所指数収束を保証する十分な条件が提供される。
提案したオブザーバの性能は、広範囲なシミュレーションによって検証される。
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