基于声学时差测距的浮力驱动微型浮标 underwater localization 方法
机器人学
2025-12-16 v1
摘要
准确的 underwater localization 仍是需要高频位置更新的廉价自主平台的挑战。本文提出了一种针对 buoyancy-driven microFloats 在沿海水域运行的稳健、低成本 localization pipeline。我们在前一工作基础上引入了双向声学 Time-of-Flight (ToF) localization 框架，包含 float-to-buoy 和 buoy-to-float 的传输，从而增加可用测量值的数量。该方法将非线性三角定位与基于几何成本和 Cramer-Rao 下界 (CRLB) 的位置估计过滤相结合。该方法消除由多径效应和其他声学误差引起的 ToF 估计中的离群值，在不依赖重型平滑的情况下提高了 localization 的稳健性。我们在美国华盛顿州普吉声湾的两个现场部署中对该框架进行了验证。lization pipeline 相对于 GPS 位置实现的中位数定位误差低于 4 m。该过滤技术将平均误差从 139.29 m 降至 12.07 m，并改善了轨迹与 GPS 路径的对齐。此外，我们演示了针对 experiment 中正在发射且未被收回的浮标的 Time-Difference-of-Arrival (TDoA) localization。基于范围的声学 localization 技术广泛使用且对硬件较为不敏感——本工作通过精心的算法设计来提高 positioning frequency 和稳健性，以最大化其实用性。
关键词
引用
@article{arxiv.2512.12233,
title = {Robust Underwater Localization of Buoyancy Driven microFloats Using Acoustic Time-of-Flight Measurements},
author = {Murad Mehrab Abrar and Trevor W. Harrison},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.12233},
year = {2025}
}
备注
9 pages