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Determinación de Actitud para Navegación Cooperativa No Tripulada en Enjambre Basada en Multivectores en un Grafo de Covisibilidad

Autores: Liu, Yilin; Liu, Ruochen; Yu, Ruihang; Xiong, Zhiming; Guo, Yan; Cai, Shaokun; Jiang, Pengfei

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2023

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Acceso abierto

Artículo científico
2023

Determinación de Actitud para Navegación Cooperativa No Tripulada en Enjambre Basada en Multivectores en un Grafo de Covisibilidad


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Robótica

Palabras clave

Nodos
Sensores de navegación
Navegación cooperativa
Estimación de actitud
Sensores
Enjambre

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 1

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Para reducir costos, un enjambre no tripulado generalmente consiste en nodos con sensores de navegación de alta precisión (HAN) y nodos con sensores de navegación de baja precisión (LAN). La transmisión y fusión de la información de navegación obtenida por los HAN permite a los LAN mejorar su precisión de posicionamiento, lo que en general se llama navegación cooperativa (CN). En este método, la precisión de la observación relativa entre plataformas en el enjambre tiene efectos dramáticos en los resultados de posicionamiento. En la investigación popular, la construcción de restricciones en un marco tridimensional (3D) solo podría optimizar la posición y velocidad de los LAN, pero descuidó la estimación de actitud, por lo que los LAN no pueden mantener una alta precisión de actitud al utilizar la información de navegación obtenida por sensores instalados durante maniobras prolongadas. Considerando el rendimiento de la unidad de medida inercial (IMU) y otros sensores comunes, este documento propone un nuevo método para estimar la actitud de los LAN en un enjambre. Debido a que los pequeños nodos no tripulados están estrictamente limitados por problemas de ingeniería práctica relevantes como el tamaño, peso y potencia, el método propuesto podría compensar el error de actitud causado por la deriva giroscópica de montaje rígido, que solo utiliza vectores visuales construidos por los objetivos detectados por cámaras con la función de medición de distancia. En nuestro método, las coordenadas de los objetivos son proporcionadas principalmente por el algoritmo You Only Look Once (YOLO), luego los vectores visuales se construyen conectando los objetivos en el gráfico de covisibilidad de los nodos en el enjambre. Las matrices de transformación de actitud entre cada marco de cámara se calculan utilizando el algoritmo de determinación de actitud multivectorial. Finalmente, diseñamos un filtro de información (IF) para determinar la actitud de los LAN basado en la observación de los HAN. Considerando el problema de referencia de posicionamiento, la prueba de campo se realizó al aire libre y elegimos utilizar robots de dos ruedas y un UAV para llevar a cabo el experimento. Los resultados muestran que el error de actitud relativa entre nodos es menor a 4 grados utilizando el vector visual. Después de filtrar, la divergencia de actitud del IMU de baja precisión instalado en los LAN puede ser efectivamente restringida, y se puede realizar una estimación de actitud de alta precisión en un enjambre CN no tripulado.

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