This paper presents a novel end-to-end deep learning framework for real-time inertial attitude estimation using 6DoF IMU measurements. Inertial Measurement Units are widely used in various applications, including engineering and medical sciences. However, traditional filters used for attitude estimation suffer from poor generalization over different motion patterns and environmental disturbances. To address this problem, we propose two deep learning models that incorporate accelerometer and gyroscope readings as inputs. These models are designed to be generalized to different motion patterns, sampling rates, and environmental disturbances. Our models consist of convolutional neural network layers combined with Bi-Directional Long-Short Term Memory followed by a Fully Forward Neural Network to estimate the quaternion. We evaluate the proposed method on seven publicly available datasets, totaling more than 120 hours and 200 kilometers of IMU measurements. Our results show that the proposed method outperforms state-of-the-art methods in terms of accuracy and robustness. Additionally, our framework demonstrates superior generalization over various motion characteristics and sensor sampling rates. Overall, this paper provides a comprehensive and reliable solution for real-time inertial attitude estimation using 6DoF IMUs, which has significant implications for a wide range of applications.


翻译:本文提出一种新颖的端到端深度学习框架,用于基于6自由度(6DoF)惯性测量单元(IMU)数据的实时惯性姿态估计。惯性测量单元广泛应用于工程和医学科学等多个领域。然而,传统姿态估计滤波器在不同运动模式和环境干扰下泛化能力较差。为解决这一问题,我们提出两种深度学习模型,将加速度计和陀螺仪读数作为输入。这些模型设计为能够泛化至不同运动模式、采样率和环境干扰。我们的模型由卷积神经网络层结合双向长短期记忆网络,后接全前馈神经网络组成,用于估计四元数。我们在七个公开数据集上评估所提方法,累计超过120小时和200公里的IMU测量数据。结果表明,所提方法在精度和鲁棒性方面均优于现有最优方法。此外,我们的框架在多种运动特征和传感器采样率下展现出卓越的泛化性能。总体而言,本文为基于6DoF IMU的实时惯性姿态估计提供了一种全面可靠的解决方案,对广泛的应用领域具有重要意义。

0
下载
关闭预览

相关内容

【干货书】机器学习速查手册,135页pdf
专知会员服务
129+阅读 · 2020年11月20日
100+篇《自监督学习(Self-Supervised Learning)》论文最新合集
专知会员服务
167+阅读 · 2020年3月18日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
78+阅读 · 2019年10月10日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
94+阅读 · 2019年10月10日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
106+阅读 · 2019年10月9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
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
16+阅读 · 2019年1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
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
【推荐】RNN/LSTM时序预测
机器学习研究会
25+阅读 · 2017年9月8日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013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 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2008年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Multi-Task Learning with Summary Statistics
Arxiv
0+阅读 · 2023年7月5日
Arxiv
0+阅读 · 2023年7月4日
Arxiv
27+阅读 · 2020年12月24日
VIP会员
最新内容
对抗环境下超视距目标打击的情报支援
专知会员服务
8+阅读 · 7月22日
《无人机对海面作战影响评估》
专知会员服务
15+阅读 · 7月21日
印度精确打击与指挥架构的断层
专知会员服务
7+阅读 · 7月20日
美空军AI完成F-16战斗机自主空战历史性试飞
专知会员服务
8+阅读 · 7月20日
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
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
16+阅读 · 2019年1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
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
【推荐】RNN/LSTM时序预测
机器学习研究会
25+阅读 · 2017年9月8日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013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 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2008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