Localización de UAV de larga duración a través del día y la noche mediante la fusión de geo-registro de visión dual con mediciones inerciales
Autores: Xing, Xuehui; He, Xiaofeng; Liu, Ke; Chen, Zhizhong; Song, Guofeng; Hao, Qikai; Zhang, Lilian; Mao, Jun
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Localización de UAV de larga duración a través del día y la noche mediante la fusión de geo-registro de visión dual con mediciones inerciales
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Teledetección
Espectro de luz visible
Geo-localización
UAVs
Sistema integrado visual-inercial
Error de localización
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Los mapas espectrales de luz visual (VIS) de teledetección proporcionan características estables y ricas para la geo-localización. Sin embargo, sigue siendo un desafío utilizar las características del mapa VIS como referencias de localización durante la noche. Para construir un sistema de localización que funcione tanto de día como de noche para UAVs de larga duración, este estudio propone un sistema de localización integrado visual-inercial, donde el componente visual puede registrar tanto imágenes de cámaras RGB como de infrarrojos en un único mapa VIS unificado. Para abordar las grandes diferencias entre las imágenes visibles y térmicas, inspeccionamos varias características visuales y utilizamos una red preentrenada para la extracción y coincidencia de características entre dominios. Para obtener una posición precisa a partir de la geo-localización visual, demostramos un algoritmo de compensación de errores de localización teniendo en cuenta la actitud de la cámara, la altura de vuelo y la altura del terreno. Finalmente, la información inercial y de visión dual se fusiona con un Filtro de Kalman Extendido de Transformación de Estado (ST-EKF) para generar un rendimiento de localización a largo plazo y libre de deriva. Por último, realizamos experimentos de vuelo de larga duración a altitudes que oscilan entre 700 y 2400 m y distancias de vuelo superiores a 344.6 km. Los resultados experimentales demuestran que el error de localización del método propuesto es inferior a 50 m en su RMSE.
Descripción
Los mapas espectrales de luz visual (VIS) de teledetección proporcionan características estables y ricas para la geo-localización. Sin embargo, sigue siendo un desafío utilizar las características del mapa VIS como referencias de localización durante la noche. Para construir un sistema de localización que funcione tanto de día como de noche para UAVs de larga duración, este estudio propone un sistema de localización integrado visual-inercial, donde el componente visual puede registrar tanto imágenes de cámaras RGB como de infrarrojos en un único mapa VIS unificado. Para abordar las grandes diferencias entre las imágenes visibles y térmicas, inspeccionamos varias características visuales y utilizamos una red preentrenada para la extracción y coincidencia de características entre dominios. Para obtener una posición precisa a partir de la geo-localización visual, demostramos un algoritmo de compensación de errores de localización teniendo en cuenta la actitud de la cámara, la altura de vuelo y la altura del terreno. Finalmente, la información inercial y de visión dual se fusiona con un Filtro de Kalman Extendido de Transformación de Estado (ST-EKF) para generar un rendimiento de localización a largo plazo y libre de deriva. Por último, realizamos experimentos de vuelo de larga duración a altitudes que oscilan entre 700 y 2400 m y distancias de vuelo superiores a 344.6 km. Los resultados experimentales demuestran que el error de localización del método propuesto es inferior a 50 m en su RMSE.