Inertial odometry (IO) using strap-down inertial measurement units (IMUs) is critical in many robotic applications where precise orientation and position tracking are essential. Prior kinematic motion model-based IO methods often use a simplified linearized IMU noise model and thus usually encounter difficulties in modeling non-deterministic errors arising from environmental disturbances and mechanical defects. In contrast, data-driven IO methods struggle to accurately model the sensor motions, often leading to generalizability and interoperability issues. To address these challenges, we present AirIMU, a hybrid approach to estimate the uncertainty, especially the non-deterministic errors, by data-driven methods and increase the generalization abilities using model-based methods. We demonstrate the adaptability of AirIMU using a full spectrum of IMUs, from low-cost automotive grades to high-end navigation grades. We also validate its effectiveness on various platforms, including hand-held devices, vehicles, and a helicopter that covers a trajectory of 262 kilometers. In the ablation study, we validate the effectiveness of our learned uncertainty in an IMU-GPS pose graph optimization experiment, achieving a 31.6\% improvement in accuracy. Experiments demonstrate that jointly training the IMU noise correction and uncertainty estimation synergistically benefits both tasks.


翻译:惯性里程计(IO)利用捷联惯性测量单元(IMU)在许多需要精确姿态和位置跟踪的机器人应用中至关重要。先前的基于运动学运动模型的IO方法通常采用简化线性化的IMU噪声模型,因此在建模由环境扰动和机械缺陷引起的非确定性误差时常常遇到困难。相比之下,数据驱动的IO方法难以准确建模传感器运动,通常导致泛化性和互操作性问题。为应对这些挑战,我们提出AirIMU,一种混合方法,通过数据驱动方法估计不确定性(尤其是非确定性误差),并利用基于模型的方法增强泛化能力。我们使用从低成本汽车级到高端导航级的全谱IMU展示了AirIMU的适应性。我们还验证了其在各种平台上的有效性,包括手持设备、车辆以及覆盖262公里轨道的直升机。在消融研究中,我们在IMU-GPS位姿图优化实验中验证了所学不确定性的有效性,实现了31.6%的精度提升。实验表明,联合训练IMU噪声校正和不确定性估计能够协同提升两项任务的性能。

0
下载
关闭预览

相关内容

Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31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
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2024年6月24日
Arxiv
0+阅读 · 2024年6月18日
Arxiv
0+阅读 · 2024年6月16日
VIP会员
最新内容
《多域战场上反制小型无人机系统》150页
专知会员服务
7+阅读 · 今天7:47
战场人工智能:增强陆地作战能力的发现与要求
专知会员服务
2+阅读 · 今天7:37
以人工智能为中心的指挥控制
专知会员服务
1+阅读 · 今天7:14
《基于深度强化学习的反无人机技术研究》178页
专知会员服务
10+阅读 · 6月10日
“史诗怒火”行动与“AI中心战”模式的浮现
专知会员服务
10+阅读 · 6月10日
【CVPR2026教程】扩散模型的解析理解
专知会员服务
4+阅读 · 6月10日
马赛克战:俄乌战场透析
专知会员服务
16+阅读 · 6月10日
相关VIP内容
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31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
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员