論文の概要: Relative Pose-Velocity Estimation Using Dual IMU Measurements and Relative Position Sensing
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.13031v1
- Date: Wed, 13 May 2026 05:36:10 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-05-14 23:30:27.830134
- Title: Relative Pose-Velocity Estimation Using Dual IMU Measurements and Relative Position Sensing
- Title(参考訳): デュアルIMU測定と相対位置センシングを用いた相対時間速度推定
- Authors: Alessandro Melis, Tarek Bouazza, Soulaimane Berkane, Tarek Hamel,
- Abstract要約: 本稿では,移動目標に対する車両の相対姿勢(位置と方向)と速度を推定する問題に対処する。
環境空間における推定誤差の大域的指数収束を保証するために必要な一様可観測条件を解析する。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 39.146761527401424
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: This paper addresses the problem of estimating the relative pose (position and orientation) and velocity of a vehicle with respect to a moving target, where both are equipped with Inertial Measurement Units (IMUs), assuming the availability of relative position or bearing measurements. The body-target relative dynamics are formulated on $\mathbf{SE}_2(3)$ and recast into a linear time-varying (LTV) model in the ambient space $\mathbb{R}^{15}$, on which a deterministic Riccati observer is designed. We analyze the uniform observability (UO) conditions required to guarantee global exponential convergence of the estimation error in the ambient space for both measurement cases. In the case of relative position measurements, UO requires only a persistence-of-excitation condition on the target acceleration, whereas for bearing measurements, additional conditions are required. Building on this, a nonlinear complementary filter on $\mathbf{SO}(3)$ is designed to provide a smooth estimate of the orientation component of the state with almost global asymptotic stability. Finally, simulation results are provided to validate the proposed solution.
- Abstract(参考訳): 本稿では,相対的な姿勢(位置と方向)と移動目標に対する車両の速度を推定する問題に対処し,相対的な位置や軸受の測定が可能であると仮定して慣性測定ユニット(IMU)を装備する。
体標的相対力学は$\mathbf{SE}_2(3)$で定式化され、周囲空間$\mathbb{R}^{15}$で線形時間変化(LTV)モデルに再キャストされる。
両測定事例の周囲空間における推定誤差の大域的指数収束を保証するために必要となる均一観測可能性(UO)条件を解析する。
相対的な位置測定の場合、UOは目標加速度に持続的励起条件しか必要としないが、軸受測定には追加条件が必要である。
これに基づいて、$\mathbf{SO}(3)$上の非線形補完フィルタは、ほぼ大域的な漸近安定性を持つ状態の配向成分の滑らかな推定を提供するように設計されている。
最後に,提案手法を検証するためのシミュレーション結果を提供する。
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