This article addresses the problem of dynamic on-line estimation and compensation of hard-iron and soft-iron biases of 3-axis magnetometers under dynamic motion in field robotics, utilizing only biased measurements from a 3-axis magnetometer and a 3-axis angular rate sensor. The proposed magnetometer and angular velocity bias estimator (MAVBE) utilizes a 15-state process model encoding the nonlinear process dynamics for the magnetometer signal subject to angular velocity excursions, while simultaneously estimating 9 magnetometer bias parameters and 3 angular rate sensor bias parameters, within an extended Kalman filter framework. Bias parameter local observability is numerically evaluated. The bias-compensated signals, together with 3-axis accelerometer signals, are utilized to estimate bias compensated magnetic geodetic heading. Performance of the proposed MAVBE method is evaluated in comparison to the widely cited magnetometer-only TWOSTEP method in numerical simulations, laboratory experiments, and full-scale field trials of an instrumented autonomous underwater vehicle in the Chesapeake Bay, MD, USA. For the proposed MAVBE, (i) instrument attitude is not required to estimate biases, and the results show that (ii) the biases are locally observable, (iii) the bias estimates converge rapidly to true bias parameters, (iv) only modest instrument excitation is required for bias estimate convergence, and (v) compensation for magnetometer hard-iron and soft-iron biases dramatically improves dynamic heading estimation accuracy.


翻译:本条涉及外地机器人动态运动下3轴磁强计3轴磁强计动态线上估计和补偿硬铁和软铁偏差的问题,仅使用3轴磁强计和3轴角速度传感器的偏差测量。拟议的磁强计和角速度偏差测深仪(MAVBE)使用15州进程模型,将受角速度偏差影响的磁强仪信号的非线性进程动态编码起来,同时在延长的卡尔曼过滤框架内,同时估计9磁强偏差参数和3个角速感应传感器偏差参数。Bias参数当地可观察性经过数字评估。偏差校准信号加上3轴电动加速计信号用来估计偏差补偿磁度的测深方向。对MAVBE方法的性能进行了评估,与在数字模拟、实验室实验中广泛引用的仅使用2STEEEEP的磁力计方法进行非线性进程,同时同时在延长的卡尔曼过滤框架中,同时估计9个磁强计偏差值偏差参数和3个角测测深器传感器偏差参数参数参数。B参数的局部可观察性进行了数值评估。 偏差信号校准信号测量测测测测测测测测测测测测值,对切萨湾、MMD、美国和直度(AAAAVAF的精确度的精确度,要求的精确度估测测测度,对当地的估值为:MAB结果的精确度为要求的精确度,对当地的精确度的测程的估为:精确度,对当地的估值的估测算为:MAV的精确性估测度,对当地的估测度,对当地的估度,对当地的估值为要求的精确度,对当地的精确度,对地的估测算为:精确度,对地的估值为:精确度,对地的估,对地的估,对地性,对地的估测算为:对地的估测算为:精确性,对地的估测度,对地的估度,对地的估测度是的估程的估程的估的估程的估程的估程的估测程的估程的估程的估程的估为:MAAVAV

0
下载
关闭预览

相关内容

专知会员服务
31+阅读 · 2021年6月12日
机器学习组合优化
专知会员服务
109+阅读 · 2021年2月16日
专知会员服务
60+阅读 · 2020年3月19日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
29+阅读 · 2019年10月18日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
152+阅读 · 2019年10月12日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
174+阅读 · 2019年10月11日
IEEE ICKG 2022: Call for Papers
机器学习与推荐算法
3+阅读 · 2022年3月30日
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
IEEE TII Call For Papers
CCF多媒体专委会
3+阅读 · 2022年3月24日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
17+阅读 · 2018年12月24日
【泡泡前沿追踪】跟踪SLAM前沿动态系列之IROS2018
泡泡机器人SLAM
29+阅读 · 2018年10月28日
【SIGIR2018】五篇对抗训练文章
专知
12+阅读 · 2018年7月9日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Model Reduction via Dynamic Mode Decomposition
Arxiv
0+阅读 · 2022年4月20日
Arxiv
0+阅读 · 2022年4月16日
VIP会员
相关VIP内容
相关资讯
IEEE ICKG 2022: Call for Papers
机器学习与推荐算法
3+阅读 · 2022年3月30日
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
IEEE TII Call For Papers
CCF多媒体专委会
3+阅读 · 2022年3月24日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
17+阅读 · 2018年12月24日
【泡泡前沿追踪】跟踪SLAM前沿动态系列之IROS2018
泡泡机器人SLAM
29+阅读 · 2018年10月28日
【SIGIR2018】五篇对抗训练文章
专知
12+阅读 · 2018年7月9日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员