論文の概要: Observability Analysis and Online Calibration of Visual-Inertial-Wheel Odometry for 4WIS4WID Mobile Robots
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.38462v1
- Date: Tue, 29 Sep 2026 19:50:21 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-10-01 18:57:26.693522
- Title: Observability Analysis and Online Calibration of Visual-Inertial-Wheel Odometry for 4WIS4WID Mobile Robots
- Title（参考訳）: 4WIS4WID移動ロボットの観測可能性解析とオンライン校正
- Abstract要約: 4輪独立駆動型移動ロボット(4WIS4WID)のオンライン校正機能を備えた視覚慣性駆動型オドメトリー(VIWO)フレームワークを提案する。
全車輪の縦方向の転がり制約と横方向のノースリップ制約の両方を用いて,四輪駆動速度と操舵角度から直接2次元ドメトリーモデルを導出する。
線形化VIWOシステムの可観測性解析は、駆動のみのモデルが全てのステアリングオフセットを観測不能にすることを示しているが、提案された冗長モデルは可観測性を復元する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: In this paper, we present a visual-inertial-wheel odometry (VIWO) framework with online calibration for four-wheel independently steered and driven (4WIS4WID) mobile robots. We derive a 2D odometry model directly from the four driving velocities and steering angles, using both the longitudinal rolling constraints and the lateral no-slip constraints of all wheels. A preintegration model and analytical Jacobians are developed for efficient filtering and calibration. An observability analysis of the linearized VIWO system shows that a drive-only model makes all steering offsets unobservable, whereas the proposed redundant model restores their observability. The analysis also identifies four standard VINS unobservable directions and three additional directions associated with the arbitrary placement of the odometry reference frame. Furthermore, we characterize several degenerate motions, including zero yaw rate, constant steering, and a non-rolling wheel, and derive the corresponding excitation conditions for the thirteen wheel intrinsics that remain after fixing the odometry frame reference. The performance of the proposed system has been demonstrated in both simulation and real-world experiments on a 4WIS4WID mobile robot.
- Abstract（参考訳）: 本稿では,4輪独立駆動型移動ロボット(4WIS4WID)のオンライン校正機能を備えた視覚慣性駆動型オドメトリー(VIWO)フレームワークを提案する。
全車輪の縦方向の転がり制約と横方向のノースリップ制約の両方を用いて,四輪駆動速度と操舵角度から直接2次元ドメトリーモデルを導出する。
効率的なフィルタリングとキャリブレーションのために,事前積分モデルと解析的ジャコビアンを開発した。
線形化VIWOシステムの可観測性解析は、駆動のみのモデルが全てのステアリングオフセットを観測不能にすることを示しているが、提案された冗長モデルは可観測性を復元する。
また、この分析により、視線基準フレームの任意の配置に付随する4つの標準VINS観測不能方向と3つの追加方向を同定する。
さらに,ゼロヨー速度,定数ステアリング,ノンローリングホイールなどの変形運動を特徴付けるとともに,眼窩基準を固定した後に残る13輪イントラルシクスの対応する励振条件を導出する。
提案システムの性能は4WIS4WID移動ロボットのシミュレーションと実世界実験の両方で実証されている。
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