論文の概要: A Field-Deployable GNSS-based Navigation Stack for Outdoor Mobile Robots
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.28933v1
- Date: Thu, 24 Sep 2026 02:35:08 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-09-25 21:10:09.668004
- Title: A Field-Deployable GNSS-based Navigation Stack for Outdoor Mobile Robots
- Title（参考訳）: 野外移動ロボットのためのフィールド展開型GNSSナビゲーションスタック
- Abstract要約: 本研究は、単一GNSS-IMUとデュアルアンテナ-GNSSローカライゼーションフロントエンドを交換可能なROS2ナビゲーションスタックを提案する。
2025年と2026年に収集された独立のフィールドランは、800ランのバランスの取れた評価を支持している。
行ハイブリッドモードは、評価されたデータセットにおいて、平均的な実行後平均絶対クロストラックエラー(MAE)をもたらす。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 8.951638193034215
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
- Abstract: Outdoor robots require more than an accurate receiver and a path-tracking law: the navigation system must preserve geometric consistency from geographic waypoints to actuator commands, expose measurement validity and timing, and respond to invalid or stale state information. This work presents a ROS~2 navigation stack with interchangeable single-GNSS--IMU and dual-antenna-GNSS localization front ends. Both provide a common local East--North--Up state interface for pure pursuit, virtual-point cross-track PID, finite-horizon nonlinear model predictive control (NMPC), and a segment-dependent hybrid dispatcher. The architecture specifies coordinate conventions, datum initialization, asynchronous state construction, waypoint geometry, controller equations, quality gates, command arbitration, and watchdog behavior. Independent physical field runs collected during 2025 and 2026 grape-vineyard deployments support a balanced evaluation of 800 runs, with 100 runs for each of eight controller--localization combinations on an approximately 199.6-m route. The row-hybrid mode yields the lowest run-averaged post-acquisition mean absolute cross-track error (MAE) in the evaluated dataset: 0.00952~m with single GNSS+IMU and 0.00846~m with dual GNSS. These findings characterize deviations of the recorded positions from the reference route under the evaluated conditions. The open-source navigation software and deployment instructions are available in the https://github.com/YiyuanLinXX/PPBv2/tree/main/PPBv2_Navigation.
- Abstract（参考訳）: ナビゲーションシステムは、地理的なウェイポイントからアクチュエーターコマンドへの幾何的整合性を保持し、測定の妥当性とタイミングを公開し、無効または古い状態情報に応答する必要がある。
本研究は、単一GNSS-IMUとデュアルアンテナ-GNSSローカライゼーションフロントエンドを交換可能なROS~2ナビゲーションスタックを提示する。
どちらも、純粋な追従のための共通ローカルなEast--North-Up状態インタフェース、仮想ポイントクロストラックPID、有限水平非線形モデル予測制御(NMPC)、セグメント依存ハイブリッドディスパッチを提供する。
アーキテクチャは、座標規則、ダタム初期化、非同期状態構築、ウェイポイント幾何学、コントローラ方程式、品質ゲート、コマンドの調停、ウォッチドッグの振る舞いを規定している。
2025年と2026年に収集された独立のフィールド・ランは800ランのバランスの取れた評価をサポートし、約199.6mのルートで8つのコントローラー・ローカライゼーションの組み合わせで100ランを走らせる。
行ハイブリドモードは、評価されたデータセットにおいて、平均的に平均的な平均的な絶対クロストラック誤差(MAE)を最小にする: 0.00952~mを単一のGNSS+IMUで、0.00846~mを二重GNSSで、。
これらの知見は, 評価条件下での基準経路から記録された位置のずれを特徴付ける。
オープンソースのナビゲーションソフトウェアとデプロイメント手順はhttps://github.com/YiyuanLinXX/PPBv2/tree/main/PPBv2_Navigationで公開されている。
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