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Array PPP-RTK: A High Precision Pose Estimation Method for Outdoor Scenarios

An, Xiangdong und Belles Ferreres, Andrea und Rizzi, Filippo Giacomo und Hösch, Lukas und Lass, Christoph und Medina, Daniel (2024) Array PPP-RTK: A High Precision Pose Estimation Method for Outdoor Scenarios. IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems. IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers. ISSN 1524-9050.

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30MB

Kurzfassung

Advanced driver-assistance system (ADAS) and high levels of autonomy for vehicular applications require reliable and high precision pose information for their functioning. Pose estimation comprises solving the localization and orientation problem for a rigid body in a three-dimensional space. In outdoor scenarios, the fusion of Global Navigation Satellite Systems (GNSS) and inertial data in high-end receivers constitutes the baseline for ground truth localization solutions, such as Real-Time Kinematic (RTK) or Precise Point Positioning (PPP). These techniques present two main disadvantages, namely the inability to provide absolute orientation information and the lack of observations redundancy in urban scenarios. This paper presents Array PPP-RTK, a recursive three-dimensional pose estimation technique which fuses inertial and multi-antenna GNSS measurements to provide centimeters and sub-degree precision for positioning and attitude estimates, respectively. The core filter is based on adapting the well-known Extended Kalman Filter (EKF), such that it deals with parameters belonging to the SO(3) and GNSS integer ambiguity groups. The Array PPP-RTK observation model is also introduced, based on the combination of carrier phase measurements over multiple antennas along with State Space Representation (SSR) GNSS corrections. The performance assessment is based on the real data collected on an inland waterway scenario. The results demonstrate that a high precision solution is available 99.5% of the time, with a horizontal precision of around 6 cm and heading precision of 0.9 degrees. Despite the satellite occlusion after bridge passing, it is shown that Array PPP-RTK recovers high accurate estimates in less than ten seconds.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/199919/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Array PPP-RTK: A High Precision Pose Estimation Method for Outdoor Scenarios
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
An, XiangdongXiangdong.An (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-5190-9503NICHT SPEZIFIZIERT
Belles Ferreres, Andreaandrea.bellesferreres (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0003-0107-9873NICHT SPEZIFIZIERT
Rizzi, Filippo GiacomoFilippo.Rizzi (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-0585-2133NICHT SPEZIFIZIERT
Hösch, LukasLukas.Hoesch (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lass, ChristophChristoph.Lass (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-9998-0632NICHT SPEZIFIZIERT
Medina, DanielDaniel.AriasMedina (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-1586-3269NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2024
Erschienen in:IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Verlag:IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers
ISSN:1524-9050
Status:akzeptierter Beitrag
Stichwörter:Pose Estimation; Precise Positioning; Extended Kalman Filtering; GNSS Multi-Antenna; GNSS Inertial Fusion.
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Verkehr
HGF - Programmthema:Verkehrssystem
DLR - Schwerpunkt:Verkehr
DLR - Forschungsgebiet:V VS - Verkehrssystem
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):V - FuturePorts, R - Projekt HIGAIN [KNQ]
Standort: Neustrelitz
Institute & Einrichtungen:Institut für Kommunikation und Navigation > Nautische Systeme
Hinterlegt von: Medina, Daniel
Hinterlegt am:06 Dez 2023 12:17
Letzte Änderung:06 Dez 2023 12:17

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