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Multi-Robot Cooperative Localization:Time-Varying Unobservable Subspace Analysis and Consistent Algorithm Design

Journal of Systems Science & Complexity 2024年第5期37卷 1937-1955页

作者： HAO Ning HE Fenghua YAO Yu School of Astronautics Harbin Institute of TechnologyHarbin 150000China

This paper investigates the problem of cooperative localization(CL)for a multi-robot system(MRS)under dynamic measurement topology,which involves a group of robots collectively estimating their poses with respect to a common reference frame using ego-motion measurements and robot-to-robot relative *** authors provide a theoretical analysis of the time-varying unobservable subspace and propose a consistent cooperative localization ***,the authors introduce the relative measurement graph(RMG)to represent the relative pose measurements obtained by the MRS at each ***,the authors derive the local observability matrix over a time *** equivalent relationship is established between the local observability matrix and the spectral matrices of the ***,the authors present a method for constructing the unobservable subspace based on the RMG under different topology *** on this analysis,the authors design a consistent cooperative localization algorithm that satisfies the constraints of the time-varying unobservable *** analytical optimal solution is derived for the constrained optimization *** Carlo numerical simulations are conducted to demonstrate the consistency and accuracy of the proposed method.

关键词： Consistency cooperative localization multi-robot system null space relative measurement graph time-varying unobservable subspace

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