Investigación sobre Algoritmos de Guía Visual de Aterrizaje y Posicionamiento para Vehículos Aéreos No Tripulados (VANT)
Autores: Liu, Xiaoxiong; Xue, Wanhan; Xu, Xinlong; Zhao, Minkun; Qin, Bin
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Investigación sobre Algoritmos de Guía Visual de Aterrizaje y Posicionamiento para Vehículos Aéreos No Tripulados (VANT)
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Propuestas
Enfoque basado en aprendizaje profundo
Detección de pistas de aeropuerto
Algoritmo de detección
Fusión
Localización
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Considerando la débil resistencia a la interferencia y la capacidad de generalización de los algoritmos tradicionales de navegación visual para el aterrizaje de UAV, este documento propone un enfoque basado en aprendizaje profundo para la detección de líneas de pista en aeropuertos y la fusión de información visual con IMU para la localización. En primer lugar, se diseña un algoritmo de posicionamiento grueso basado en YOLOX para la localización de pistas de aeropuerto. Para cumplir con los requisitos de precisión del modelo y velocidad de inferencia para el sistema de guía de aterrizaje, se diseñan funciones de pérdida de regresión, funciones de pérdida de predicción de probabilidad, funciones de activación y redes de extracción de características. En segundo lugar, se diseña un algoritmo de detección de líneas de pista basado en aprendizaje profundo que incluye extracción de características, predicción de clasificación y redes de segmentación. Para crear una red de detección efectiva, proponemos funciones de pérdida eficientes y métodos de evaluación de redes. Finalmente, se establece un sistema de navegación visual/inercial basado en deformación constante para la localización visual. Los resultados de posicionamiento relativo se fusionan y optimizan con algoritmos de filtro de Kalman. Las simulaciones y experimentos de vuelo demuestran que el algoritmo propuesto exhibe ventajas significativas en términos de precisión de localización, rendimiento en tiempo real y capacidad de generalización, y puede proporcionar información de posicionamiento precisa durante los procesos de aterrizaje de UAV.
Descripción
Considerando la débil resistencia a la interferencia y la capacidad de generalización de los algoritmos tradicionales de navegación visual para el aterrizaje de UAV, este documento propone un enfoque basado en aprendizaje profundo para la detección de líneas de pista en aeropuertos y la fusión de información visual con IMU para la localización. En primer lugar, se diseña un algoritmo de posicionamiento grueso basado en YOLOX para la localización de pistas de aeropuerto. Para cumplir con los requisitos de precisión del modelo y velocidad de inferencia para el sistema de guía de aterrizaje, se diseñan funciones de pérdida de regresión, funciones de pérdida de predicción de probabilidad, funciones de activación y redes de extracción de características. En segundo lugar, se diseña un algoritmo de detección de líneas de pista basado en aprendizaje profundo que incluye extracción de características, predicción de clasificación y redes de segmentación. Para crear una red de detección efectiva, proponemos funciones de pérdida eficientes y métodos de evaluación de redes. Finalmente, se establece un sistema de navegación visual/inercial basado en deformación constante para la localización visual. Los resultados de posicionamiento relativo se fusionan y optimizan con algoritmos de filtro de Kalman. Las simulaciones y experimentos de vuelo demuestran que el algoritmo propuesto exhibe ventajas significativas en términos de precisión de localización, rendimiento en tiempo real y capacidad de generalización, y puede proporcionar información de posicionamiento precisa durante los procesos de aterrizaje de UAV.