Navegación Visual Inercial Denegada de GNSS a Larga Distancia para Vehículos Aéreos No Tripulados de Ala Fija Autónomos: Filtro de Variedad SO(3) Basado en Sensor de Visión Virtual
Autores: Gallo, Eduardo; Barrientos, Antonio
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Navegación Visual Inercial Denegada de GNSS a Larga Distancia para Vehículos Aéreos No Tripulados de Ala Fija Autónomos: Filtro de Variedad SO(3) Basado en Sensor de Visión Virtual
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Algoritmo de navegación visual-inercial propuesto
UAVs autónomos de ala fija
Señales GNSS
VVS
Filtro de odometría visual
Estimaciones inerciales
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 31
Citaciones: Sin citaciones
Este artículo propone un algoritmo de navegación inercial visual destinado a disminuir la deriva de posición horizontal experimentada por vehículos aéreos no tripulados (UAV) de ala fija en ausencia de señales GNSS (Sistema Global de Navegación por Satélite). Además de acelerómetros, giroscopios y magnetómetros, el filtro de navegación propuesto se basa en las salidas de desplazamiento incremental precisas generadas por un sistema de odometría visual (VO), denominado aquí como un sensor de visión virtual (VVS), que se apoya en imágenes de la superficie terrestre tomadas por una cámara a bordo y que a su vez es asistido por estimaciones inerciales del filtro. Aunque no es un reemplazo completo para un receptor GNSS, ya que sus observaciones de posición son relativas en lugar de absolutas, el sistema propuesto permite reducciones significativas en los errores de estimación de actitud y posición en ausencia de GNSS. El filtro se implementa en el conjunto de rotaciones de cuerpos rígidos con el fin de minimizar la acumulación de errores en ausencia de observaciones absolutas. Se emplean simulaciones estocásticas de alta fidelidad de dos escenarios representativos que involucran la pérdida de señales GNSS para evaluar los resultados. Los autores publican la implementación en C++ tanto del filtro de navegación inercial visual como de la simulación de alta fidelidad como software de código abierto.
Descripción
Este artículo propone un algoritmo de navegación inercial visual destinado a disminuir la deriva de posición horizontal experimentada por vehículos aéreos no tripulados (UAV) de ala fija en ausencia de señales GNSS (Sistema Global de Navegación por Satélite). Además de acelerómetros, giroscopios y magnetómetros, el filtro de navegación propuesto se basa en las salidas de desplazamiento incremental precisas generadas por un sistema de odometría visual (VO), denominado aquí como un sensor de visión virtual (VVS), que se apoya en imágenes de la superficie terrestre tomadas por una cámara a bordo y que a su vez es asistido por estimaciones inerciales del filtro. Aunque no es un reemplazo completo para un receptor GNSS, ya que sus observaciones de posición son relativas en lugar de absolutas, el sistema propuesto permite reducciones significativas en los errores de estimación de actitud y posición en ausencia de GNSS. El filtro se implementa en el conjunto de rotaciones de cuerpos rígidos con el fin de minimizar la acumulación de errores en ausencia de observaciones absolutas. Se emplean simulaciones estocásticas de alta fidelidad de dos escenarios representativos que involucran la pérdida de señales GNSS para evaluar los resultados. Los autores publican la implementación en C++ tanto del filtro de navegación inercial visual como de la simulación de alta fidelidad como software de código abierto.