Integrated navigation and local mapping system for a single-axis wheeled module
https://doi.org/10.17285/0869-7035.2016.24.1.116-132
Abstract
The paper considers a design of integrated navigation system of a single-axis wheeled module used to perform various functions in airdrome infrastructure. The core of the integrated navigation system is a strapdown inertial navigation system integrated with a video camera and dynamic model of a single-axis wheeled module with nonholonomic constraints. The integrated navigation system simultaneously estimates the module navigation parameters and the coordinates of the references observed by the video camera. The system is shown to determine the navigation parameters nd to construct the structural map of references over rather long periods without external aiding.
About the Authors
V. N. Maksimov
Moscow Aviation Institute
Russian Federation
Russian Federation
A. I. Chernomorskii
Moscow Aviation Institute
Russian Federation
Russian Federation
References
1. Алешин Б.С., Черноморский А.И., Фещенко С.В., Сачков Г.П., Плеханов В.Е., Максимов В.Н., Вереемеенко К.К. Ориентация, навигация и стабилизация одноосных колесных модулей. -М.: Изд-во МАИ, 2012.
2. Пешехонов В.Г., Несенюк Л.П., Грязиин Д.Г., Некрасов Я.А., Евстифеев М.И., Блажнов Б.А., Аксененко В.Д. Инерциальные модули на микромеханических датчиках. Разработка и результаты испытаний // Юбилейная XV Санкт-Петербургская международная конференция по интегрированным навигационным системам. - ЦНИИ «Электроприбор», 2008. - С. 9-15.
3. Peshekhonov V.G., Nesenyuk L.P., Gryazin D.G., Nekrasov Y.A., Yevstifeev M.I., Blazhnov B.A., Aksenenko V.D. Inertial Measurement Units on Micromechanical Sensors // IEEE Aerospace and Electronics Systems Magazine. - 2008. - Vol. 23, N10. pp. 26-31.
4. Dissanayeke M., Newman P., Clark S., Durrant-Whyte H., Csorba M., A solution to the simultaneous localization and map building (SLAM) problem // IEEE Transactions on Robotics and Automation, Vol. 17, 2001, pp. 229-241.
5. Jones E., Soatto S., Visual-inertial Navigation, Mapping and Localization // The International Journal of Robotics Research, Vol. 30, 2011, p. 407.
6. Kleinert M., Stilla U., A Sensor-centric EKF for Inertial-aided Visual Odometry //Proceedings of IPIN, 2013, pp. 771-778.
7. George M., Sukkareih S. Inertial Navigation Aided by Monocular Camera Observations of Unknown Features // IEEE International Conference on Robotics and Automation, ICRA, 2007.
8. Максимов В.Н., Черноморский А.И. Система управления неголономным одноосным колесным модулем для мониторинга геометрических параметров аэродромных покрытий // Известия РАН. ТиСУ. - 2015. - №3. - C. 200-211.
9. Durrant-Whyte H., Rye D., Nebot E. Localisation of automatic guided vehicles // Robotics Research: The 7th International Symposium, 1996, pp. 613-625
10. Thrun S., Burgard W., Fox D. Probabilistic Robotics. Cambridge, MA. The MIT Press. 2005.
11. Durrant-Whyte H., Bailey T., Simultaneous Localization and Mapping: Part 1 // Robotics & Automation Magazine,2006, pp. 99-110
12. Rosten E., Drummond T. Fusing Points and Lines for High Performance Tracking // Proceedings of the IEEE International Conference on Computer Vision, 2005, Vol. 2, pp 1508-1511
13. Gelb A., Applied Optimal Estimation, Analytic Sciences Corporation, 1974.
14. Titterton D., Weston J. Strapdown Inertial Navigation Technology, Institution of Engineering and Technology, 2005.
15. Koifman M., Bar-Itzhack I.Y. Inertial Navigation System Aided by Aircraft Dynamics // IEEE Transactions on Control Systems Technology, Vol. 7, 1999.
16. Crocoll P., Seibold J., Scholz G., Trommer G.F. Model-Aided Navigation for a Quadrotor Helicopter: A Novel Navigation System and First Experimental Results // Navigation, Journal of the Institute of Navigation, Vol. 61, No. 4, 2014, pp. 253-217.
17. Черноморский А.И., Максимов В.Н., Плеханов В.Е. Математическая модель измерительного одноосного колесного модуля в матричной форме // Вестник МАИ. - 2013. - 20, №2,
18. Civera J., Davison A., Montiel J., Inverse Depth Parametrization for Monocular SLAM // TRO, Vol. 24, 2008, pp 932-945.
19. Челноков Ю.Н. Кватернионные и бикватернионные модели и методы механики твердого тела и их приложения, - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2006.
20. Степанов О.А. Основы теории оценивания с приложениями к задачам обработки навигационной информации. Часть 2. Введение в теорию фильтрации. - СПб.: ОАО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор». 2012.
21. Степанов О.А. Основы теории оценивания с приложениями к задачам обработки навигационной информации. Часть 1. Введение в теорию оценивания. - СПб.: ОАО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор». 2010.
22. Степанов О.А. Интегрированные инерциально-спутниковые системы навигации // Гироскопия и навигация. - 2002. - №1. - С. 23-45.
23. Julier S., Uhlmann J.K. A counter example to the Theory of Simultaneous Localization and Map Building // in proceedings of IEEE ICRA, Vol. 4, 2001.
Review
For citations:
Maksimov V.N., Chernomorskii A.I. Integrated navigation and local mapping system for a single-axis wheeled module. Giroskopiya i Navigatsiya. 2016;24(1):116-132. (In Russ.) https://doi.org/10.17285/0869-7035.2016.24.1.116-132
Views:
4
Email this article 