基于纯方位测量的闭式 4 自由度机器人间位姿估计器
机器人学
2026-06-25 v1
摘要
基于方位-里程计的协同定位因其极小的基础设施需求、低通信带宽及在复杂环境中的广泛适用性而受到越来越多研究关注。然而，现有 6 自由度方法在快速获得准确可靠的机器人间位姿估计方面仍面临挑战，因为系统在特定运动模式下易出现可观测性退化。为解决这些问题，我们首先提出一种闭式 4 自由度机器人间位姿估计器，其放宽了旋转估计的非线性约束并采用误差投影进行平移估计。接着我们对系统的可观测性进行理论分析，识别出两种典型运动模式下的退化：共线编队与保形编队。分析进一步表明，所提 4 自由度系统对可观测性所需运动激励更宽松，从而能在更广协同机动范围内可靠估计。此外，引入可观测性测试模块以自主确定最优估计时刻，消除对预定义固定长度滑动窗口的依赖。大量仿真与真实实验表明，所提算法以显著降低的计算成本实现更高估计精度，且可观测性测试模块在最小化数据采集间隔的同时确保了估计可靠性。
引用
@article{arxiv.2606.26616,
title = {A Closed-Form 4-DoF Inter-Robot Pose Estimator using Bearing-only Measurements},
author = {Qixin De and Ao Zhuang and Yechen Zhang and Zhuozhou Qian and Danping Zou},
journal= {arXiv preprint arXiv:2606.26616},
year = {2026}
}