Physics-Informed Residual Network for Magnetic Dipole Model Correction and High-Accuracy Localization

残余物 插值(计算机图形学) 算法 方向(向量空间) 物理 磁场 职位(财务) 磁偶极子 偶极子 失真(音乐) 双线性插值 数学 离散化 计算机科学 线性插值 查阅表格 正规化(语言学) 近似误差 控制理论(社会学) 补偿(心理学) 数学分析 冗余(工程) 计算物理学 磁铁 基质(化学分析) 传感器融合
作者
Miaozhang Shen,Shuxiang Guo,Chunying Li,Zixu Wang
标识
DOI:10.1109/iros60139.2025.11246085
摘要

The magnetic dipole model exhibits significant deviations from real-world sensor data due to neglected material nonlinearities and environmental interference. This paper proposed a Physics-Informed Residual Network (PIRNet) that adaptively corrected simulated magnetic field data by integrating dipole theory with deep residual learning. The network took a 5×5 triaxial magnetic matrix as input and employed a dual-branch architecture: a convolutional residual branch extracted local sensor-level distortion features, while a physics-encoding branch models systematic position and orientation-related deviations. A gated fusion mechanism dynamically combined these features, with a divergence-free constraint (∇ B = 0) incorporated as a regularization term. The corrected data was processed through Levenberg-Marquardt (LM) optimization for pose estimation, with subsequent hybrid lookup table compensation combining distance-weighted trilinear interpolation for spatial coordinates and spherical linear interpolation (Slerp) for orientation vectors. Experimental results showed that the positioning error was reduced from 2.1 mm to 1.15 mm, the orientation error was reduced from 3.23 to 1.01, and the average speed of magnet positioning reached 44.7 ms per frame. This approach provides a high-precision, low-cost sim-to-real transfer solution for magnetic navigation robots.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
林夕完成签到,获得积分10
1秒前
栗子发布了新的文献求助10
1秒前
阿苏完成签到 ,获得积分10
1秒前
1秒前
好汉完成签到,获得积分10
1秒前
Rg完成签到,获得积分10
1秒前
2秒前
一一完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
Una完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
3秒前
Owen应助佟鹭其采纳,获得10
3秒前
坦率晓亦关注了科研通微信公众号
3秒前
邢夏之完成签到,获得积分10
4秒前
怡然的芷蝶完成签到 ,获得积分10
4秒前
zhuo发布了新的文献求助10
4秒前
和谐的蜡烛完成签到,获得积分10
5秒前
07完成签到,获得积分10
5秒前
缓慢的初兰完成签到,获得积分10
5秒前
Akim应助勤奋尔烟采纳,获得10
5秒前
张晏琚完成签到 ,获得积分10
6秒前
情怀应助勤奋尔烟采纳,获得10
6秒前
所所应助美好的半山采纳,获得20
6秒前
bkagyin应助勤奋尔烟采纳,获得10
6秒前
7秒前
斯文败类应助闪闪的丸子采纳,获得10
7秒前
迷路的芝麻完成签到,获得积分10
7秒前
朴素千筹完成签到,获得积分10
7秒前
云翎关注了科研通微信公众号
7秒前
ioi完成签到 ,获得积分10
7秒前
十三应助辞忧采纳,获得10
8秒前
芋圆完成签到,获得积分10
9秒前
9秒前
小蘑菇应助糖油果子采纳,获得10
9秒前
搜集达人应助毗昙采纳,获得10
9秒前
隐形曼青应助善良茗茗采纳,获得30
9秒前
FLL完成签到 ,获得积分10
10秒前
10秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
APA handbook of comparative psychology: Basic concepts, methods, neural substrate, and behavior 1000
Child and Adolescent Mental Health 600
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
The fast track to determining transfer functions of linear circuits: The student guide 500
Römisch-Germanische Forschungen 500
Electric machines: theory, operating applications, and controls 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7598954
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9175198
关于积分的说明 19643865
捐赠科研通 7175085
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3268357
关于科研通互助平台的介绍 2432901
邀请新用户注册赠送积分活动 2261786