We examine the problem of time delay estimation, or temporal calibration, in the context of multisensor data fusion. Differences in processing intervals and other factors typically lead to a relative delay between measurement updates from disparate sensors. Correct (optimal) data fusion demands that the relative delay must either be known in advance or identified online. There have been several recent proposals in the literature to determine the delay using recursive, causal filters such as the extended Kalman filter (EKF). We carefully review this formulation and show that there are fundamental issues with the structure of the EKF (and related algorithms) when the delay is included in the filter state vector as a parameter to be estimated. These structural issues, in turn, leave recursive filters prone to bias and inconsistency. Our theoretical analysis is supported by simulation studies that demonstrate the implications in terms of filter performance; although tuning of the filter noise variances may reduce the chance of inconsistency or divergence, the underlying structural concerns remain. We offer brief suggestions for ways to maintain the computational efficiency of recursive filtering for temporal calibration while avoiding the drawbacks of the standard filtering algorithms.


翻译:我们从多传感器数据聚合的角度研究时间延迟估计或时间校准问题。处理间隔和其他因素的差异通常导致不同传感器测量更新之间的相对延迟。正确的(最优)数据聚合要求必须事先知道或在线确定相对延迟。文献中最近提出若干建议,要求使用延长的卡尔曼过滤器等循环、因果过滤器来确定延迟。我们仔细审查这一配方,并表明当将延迟作为参数列入过滤状态矢量时,EKF的结构(及相关算法)存在根本性问题。这些结构性问题反过来又使循环过滤器容易产生偏差和不一致。我们的理论分析得到模拟研究的支持,这些研究显示了过滤性能的影响;尽管对过滤性噪声差异的调整可能减少不一致或差异的可能性,但基本的结构问题依然存在。我们就如何在避免标准过滤性算法倒退的同时保持时间校准的计算效率提出了简要建议。

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