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Tightly-Coupled Factor Graph Formulation For Radar-Inertial Odometry

Michalczyk, Jan und Quell, Julius Karsten Oskar und Steidle, Florian und Müller, Marcus Gerhard und Weiss, Stephan (2024) Tightly-Coupled Factor Graph Formulation For Radar-Inertial Odometry. In: 2024 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, IROS 2024, Seiten 3364-3370. IEEE. 2024 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS 2024), 2024-10-14 - 2024-10-18, Abu Dhabi, UAE. doi: 10.1109/IROS58592.2024.10801945. ISBN 979-835037770-5. ISSN 2153-0858.

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Offizielle URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/10801945

Kurzfassung

In this paper, we present a Radar-Inertial Odometry (RIO) method based on the nonlinear optimization of factor graphs in a sliding window fashion. Our method makes use of a light-weight, low-power, inexpensive and commonly available hardware enabling easy deployment on small Unmanned Aerial Vehicles (UAV)s. We keep the state estimation problem bounded by employing partial marginalization of the oldest states, rendering the method real-time capable. We compare the implemented approach to the state-of-the-art multi-state Extended Kalman Filter (EKF)-based method in a one-to-one fashion. That is, we implemented in a single custom C++ RIO framework both estimation back-ends with all other parts shared and thus identical for a fair direct comparison. In the real-world flight experiments, we compare the two methods and show that both perform similarly in terms of accuracy when the linearization point is not far from the true state. Upon wrong initialization, the factor graph approach heavily outperforms the EKF approach. We also acknowledge that the influence of undetected outliers can overwhelm the inherent benefits of the nonlinear optimization approach leading to the insight that the estimator front-end has an important (and often underestimated) role in the overall performance. The open source code and datasets can be found here: https://github.com/aau-cns/aaucns_rio.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/211797/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Tightly-Coupled Factor Graph Formulation For Radar-Inertial Odometry
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Michalczyk, JanUniversity of KlagenfurtNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Quell, Julius Karsten Oskarjulius.quell (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Steidle, FlorianFlorian.Steidle (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-6935-9810NICHT SPEZIFIZIERT
Müller, Marcus GerhardMarcus.Mueller (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-4283-6693NICHT SPEZIFIZIERT
Weiss, StephanInstitute of Smart System Technologies, Uni KlagenfurtNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:25 Dezember 2024
Erschienen in:2024 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, IROS 2024
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Nein
DOI:10.1109/IROS58592.2024.10801945
Seitenbereich:Seiten 3364-3370
Verlag:IEEE
ISSN:2153-0858
ISBN:979-835037770-5
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Sensor Fusion, Uncertainty Estimation, Autonomous aerial vehicles, Real-time systems, Radar-Inertial Odometry
Veranstaltungstitel:2024 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS 2024)
Veranstaltungsort:Abu Dhabi, UAE
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:14 Oktober 2024
Veranstaltungsende:18 Oktober 2024
Veranstalter :IEEE
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Robotik
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R RO - Robotik
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Planetare Exploration, R - Multisensorielle Weltmodellierung (RM) [RO]
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Robotik und Mechatronik (ab 2013) > Perzeption und Kognition
Hinterlegt von: Strobl, Dr.-Ing. Klaus H.
Hinterlegt am:14 Jan 2025 14:45
Letzte Änderung:12 Feb 2025 15:18

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