面向高速GPS不可用飞行的嵌入式硬件上的实时热惯性里程计
机器人学
2026-03-03 v1
摘要
我们提出了一个面向高速、GPS不可用飞行的实时单目热惯性里程计系统，设计用于嵌入式硬件。该系统融合来自FLIR Boson+ 640长波红外相机、高频IMU、激光测距仪、气压计和磁力计的测量数据，并在固定时滞因子图中进行整合。为维持在运动模糊、低对比度和快速视角变化下的可靠特征轨迹，我们采用轻量级热优化前端，采用多阶段特征过滤。激光测距仪测量数据提供每条特征的深度先验，从而稳定弱可观测运动中的尺度。高频惯性数据首先使用切比雪夫II型无限脉冲响应（IIR）滤波器进行预滤波，然后进行预积分，从而提高对激进机动期间空气架构振动的鲁棒性。为解决高空速下气压高度误差问题，我们训练了一个不确定性感知的门控循环单元（GRU）网络，建模静态压力失真的时序动力学，超越多项式和多层感知器（MLP）基线。集成在NVIDIA Jetson Xavier NX上，该完整系统支持以30米/秒的闭环四旋翼机飞行，径向漂移不足2%。这些贡献扩展了热惯性导航的运行范围，使其能够可靠地在视觉退化和GPS不可用的环境中进行高速飞行。
引用
@article{arxiv.2603.02114,
title = {Real-Time Thermal-Inertial Odometry on Embedded Hardware for High-Speed GPS-Denied Flight},
author = {Austin Stone and Mark Petersen and Cammy Peterson},
journal= {arXiv preprint arXiv:2603.02114},
year = {2026}
}