Inertial localisation is an important technique as it enables ego-motion estimation in conditions where external observers are unavailable. However, low-cost inertial sensors are inherently corrupted by bias and noise, which lead to unbound errors, making straight integration for position intractable. Traditional mathematical approaches are reliant on prior system knowledge, geometric theories and are constrained by predefined dynamics. Recent advances in deep learning, that benefit from ever-increasing volumes of data and computational power, allow for data driven solutions that offer more comprehensive understanding. Existing deep inertial odometry solutions rely on estimating the latent states, such as velocity, or are dependant on fixed sensor positions and periodic motion patterns. In this work we propose taking the traditional state estimation recursive methodology and applying it in the deep learning domain. Our approach, which incorporates the true position priors in the training process, is trained on inertial measurements and ground truth displacement data, allowing recursion and to learn both motion characteristics and systemic error bias and drift. We present two end-to-end frameworks for pose invariant deep inertial odometry that utilise self-attention to capture both spatial features and long-range dependencies in inertial data. We evaluate our approaches against a custom 2-layer Gated Recurrent Unit, trained in the same manner on the same data, and tested each approach on a number of different users, devices and activities. Each network had a sequence length weighted relative trajectory error mean $\leq0.4594$m, highlighting the effectiveness of our learning process used in the development of the models.


翻译:低成本惯性感应器本质上被偏见和噪音腐蚀,导致不测的错误,使位置的直整合变得难以操作。传统的数学方法依赖于先前的系统知识、几何理论,并受到预先界定的动态的制约。最近深层次学习的进展,得益于不断增加的数据量和计算能力,使得数据驱动的解决方案能够更加全面地理解。现有的深惯性偏执度偏差解决方案取决于对潜在状态的估计,如速度,或取决于固定传感器的位置和周期运动模式。在这项工作中,我们提议采用传统的状态估计回溯方法,并将其应用于深层学习领域。我们的方法包括了培训过程中的正确位置,对惯性测量和地面真相迁移数据进行了培训,允许回流和学习运动特性以及系统性错误偏差和漂移。我们提出了两个端对端对端测深惯性惯性偏差框架,用以利用自我恒定的惯性惯性惯性定位和长轨道,对每个用户都使用了相同的惯性惯性惯性数据序列。</s>

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