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Recursive estimation of orientation based on the Bingham distribution

Kurz, G. 1; Gilitschenski, I.; Julier, S. 2; Hanebeck, U. D. 3
1 Institut für Sport und Sportwissenschaft (IfSS), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
2 Institut für Regelungs- und Steuerungssysteme (IRS), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
3 Institut für Anthropomatik und Robotik (IAR), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

Abstract:

Directional estimation is a common problem in many tracking applications. Traditional filters such as the Kalman filter perform poorly because they fail to take the periodic nature of the problem into account. We present a recursive filter for directional data based on the Bingham distribution in two dimensions. The proposed filter can be applied to circular filtering problems with 180 degree symmetry, i.e., rotations by 180 degrees cannot be distinguished. It is easily implemented using standard numerical techniques and suitable for real-time applications. The presented approach is extensible to quaternions, which allow tracking arbitrary three-dimensional orientations. We evaluate our filter in a challenging scenario and compare it to a traditional Kalman filtering approach.


Volltext §
DOI: 10.5445/IR/1000120263
Veröffentlicht am 16.03.2026
Originalveröffentlichung
DOI: 10.48550/arXiv.1304.8019
Cover der Publikation
Zugehörige Institution(en) am KIT Institut für Anthropomatik und Robotik (IAR)
Institut für Regelungs- und Steuerungssysteme (IRS)
Institut für Sport und Sportwissenschaft (IfSS)
Publikationstyp Forschungsbericht/Preprint
Publikationsdatum 30.04.2013
Sprache Englisch
Identifikator KITopen-ID: 1000120263
Verlag arxiv
Umfang 16 S.
Nachgewiesen in arXiv
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