This letter extends the exactly sparse Gaussian variational inference (ESGVI) algorithm for state estimation in two complementary directions. First, ESGVI is generalized to operate on matrix Lie groups, enabling the estimation of states with orientation components while respecting the underlying group structure. Second, factors are introduced to accommodate heavy-tailed and skewed noise distributions, as commonly encountered in ultra-wideband (UWB) localization due to non-line-of-sight (NLOS) and multipath effects. Both extensions are shown to integrate naturally within the ESGVI framework while preserving its sparse and derivative-free structure. The proposed approach is validated in a UWB localization experiment with NLOS-rich measurements, demonstrating improved accuracy and comparable consistency. Finally, a Python implementation within a factor-graph-based estimation framework is made open-source (https://github.com/decargroup/gvi_ws) to support broader research use.


翻译:本通讯从两个互补方向扩展了精确稀疏高斯变分推断(ESGVI)算法在状态估计中的应用。首先,将ESGVI推广至矩阵李群上运行,使其能够估计包含方向分量的状态,同时保持底层群结构。其次,引入了可适应重尾与偏态噪声分布的因子,这类噪声在超宽带(UWB)定位中因非视距(NLOS)和多径效应而普遍存在。两项扩展均被证明能自然地融入ESGVI框架,同时保持其稀疏且无需导数的结构。所提方法在包含大量NLOS测量的UWB定位实验中进行了验证,显示出更高的精度与相当的稳健性。最后,基于因子图的估计框架内的Python实现已开源(https://github.com/decargroup/gvi_ws),以支持更广泛的研究应用。

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