Estimación de Altitud de Vuelo Rápida y Robusta de UAVs Multirrotor en Entornos Dinámicos No Estructurados Usando Sensores de Nube de Puntos 3D
Autores: Bavle, Hriday; Sanchez-Lopez, Jose Luis; de la Puente, Paloma; Rodriguez-Ramos, Alejandro; Sampedro, Carlos; Campoy, Pascual
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2018
Acceso abierto
Artículo científico
2018
Estimación de Altitud de Vuelo Rápida y Robusta de UAVs Multirrotor en Entornos Dinámicos No Estructurados Usando Sensores de Nube de Puntos 3D
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Altitud de vuelo
Vehículos aéreos no tripulados multirrotor
Sensores de nubes de puntos 3D
Entornos interiores
Algoritmo de estimación de altitud
Datos de nubes de puntos
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 16
Citaciones: Sin citaciones
Este documento presenta un enfoque rápido y robusto para estimar la altitud de vuelo de vehículos aéreos no tripulados (UAV) de múltiples rotores utilizando sensores de nubes de puntos 3D en entornos interiores desordenados, no estructurados y dinámicos. El objetivo es presentar un algoritmo de estimación de altitud de vuelo, reemplazando los sensores convencionales como altímetros láser, barómetros o acelerómetros, que tienen varias limitaciones cuando se utilizan individualmente. Nuestro algoritmo propuesto incluye dos etapas: en la primera etapa, se realiza un agrupamiento rápido de los datos de nubes de puntos 3D medidos, junto con la segmentación de los datos agrupados en planos horizontales. En la segunda etapa, estos planos horizontales segmentados se mapean en función de la distancia vertical con respecto al marco de referencia del sensor de nubes de puntos, con el fin de proporcionar una estimación robusta de la altitud de vuelo incluso en presencia de varios obstáculos estáticos y dinámicos en el suelo. Validamos nuestro enfoque utilizando el conjunto de datos Kinect de IROS 2011 disponible en la literatura, estimando la altitud de la cámara RGB-D utilizando las nubes de puntos 3D proporcionadas. Además, validamos nuestro enfoque utilizando un sensor de nubes de puntos a bordo de un UAV, mediante varios vuelos autónomos reales, cerrando su bucle de control de altitud utilizando la altitud de vuelo estimada por nuestro método propuesto, en presencia de varios obstáculos estáticos y dinámicos en el suelo. Además, la implementación de nuestro enfoque se ha integrado en nuestro marco de software de código abierto para robótica aérea llamado Aerostack.
Descripción
Este documento presenta un enfoque rápido y robusto para estimar la altitud de vuelo de vehículos aéreos no tripulados (UAV) de múltiples rotores utilizando sensores de nubes de puntos 3D en entornos interiores desordenados, no estructurados y dinámicos. El objetivo es presentar un algoritmo de estimación de altitud de vuelo, reemplazando los sensores convencionales como altímetros láser, barómetros o acelerómetros, que tienen varias limitaciones cuando se utilizan individualmente. Nuestro algoritmo propuesto incluye dos etapas: en la primera etapa, se realiza un agrupamiento rápido de los datos de nubes de puntos 3D medidos, junto con la segmentación de los datos agrupados en planos horizontales. En la segunda etapa, estos planos horizontales segmentados se mapean en función de la distancia vertical con respecto al marco de referencia del sensor de nubes de puntos, con el fin de proporcionar una estimación robusta de la altitud de vuelo incluso en presencia de varios obstáculos estáticos y dinámicos en el suelo. Validamos nuestro enfoque utilizando el conjunto de datos Kinect de IROS 2011 disponible en la literatura, estimando la altitud de la cámara RGB-D utilizando las nubes de puntos 3D proporcionadas. Además, validamos nuestro enfoque utilizando un sensor de nubes de puntos a bordo de un UAV, mediante varios vuelos autónomos reales, cerrando su bucle de control de altitud utilizando la altitud de vuelo estimada por nuestro método propuesto, en presencia de varios obstáculos estáticos y dinámicos en el suelo. Además, la implementación de nuestro enfoque se ha integrado en nuestro marco de software de código abierto para robótica aérea llamado Aerostack.