Localización de UAV georreferenciada en terreno montañoso bajo condiciones sin GNSS
Autores: Lee, Inseop; Sung, Chang-Ky; Lee, Hyungsub; Nam, Seongho; Oh, Juhyun; Lee, Keunuk; Park, Chansik
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Localización de UAV georreferenciada en terreno montañoso bajo condiciones sin GNSS
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Sistema global de navegación por satélite
Navegación basada en visión
Imágenes aéreas ortorrectificadas
Coincidencia de escenas
Modelo digital de elevación
Fusión de sensores
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
En entornos donde no se dispone de Sistemas Globales de Navegación por Satélite (GNSS), los vehículos aéreos no tripulados (UAV) que dependen de la Navegación Basada en Visión (VBN) en terrenos montañosos y a gran altitud enfrentan severos desafíos debido a las distorsiones geométricas en las imágenes aéreas. Este artículo propone un marco de localización georreferenciada que integra imágenes aéreas ortorrectificadas con Coincidencia de Escena (SM) para lograr un posicionamiento robusto. El método emplea un modelo de proyección de cámara combinado con un Modelo Digital de Elevación (DEM) para ortorrectificar las imágenes de los UAV, mitigando así las distorsiones de la proyección central y el relieve del terreno. Los pasos de preprocesamiento mejoran la consistencia con los mapas ortofoto de referencia, después de lo cual se realiza la coincidencia de plantillas utilizando la correlación cruzada normalizada (NCC). La fusión de sensores se logra a través de filtros de Kalman extendidos (EKF) que incorporan un Sistema de Navegación Inercial (INS), GNSS (cuando está disponible), altímetro barométrico y salidas de SM. El marco fue validado a través de pruebas de vuelo con una aeronave en trayectorias de 45 km a altitudes de 2.5 km y 3.5 km en terreno montañoso. Los resultados demuestran que la ortorrectificación mejora la similitud de las imágenes y reduce significativamente el error de localización, obteniendo un RMSE 2D más bajo en comparación con la rectificación convencional. El enfoque propuesto mejora la VBN al mitigar las distorsiones inducidas por el terreno, proporcionando una solución práctica para la localización de UAV en escenarios donde no se dispone de GNSS.
Descripción
En entornos donde no se dispone de Sistemas Globales de Navegación por Satélite (GNSS), los vehículos aéreos no tripulados (UAV) que dependen de la Navegación Basada en Visión (VBN) en terrenos montañosos y a gran altitud enfrentan severos desafíos debido a las distorsiones geométricas en las imágenes aéreas. Este artículo propone un marco de localización georreferenciada que integra imágenes aéreas ortorrectificadas con Coincidencia de Escena (SM) para lograr un posicionamiento robusto. El método emplea un modelo de proyección de cámara combinado con un Modelo Digital de Elevación (DEM) para ortorrectificar las imágenes de los UAV, mitigando así las distorsiones de la proyección central y el relieve del terreno. Los pasos de preprocesamiento mejoran la consistencia con los mapas ortofoto de referencia, después de lo cual se realiza la coincidencia de plantillas utilizando la correlación cruzada normalizada (NCC). La fusión de sensores se logra a través de filtros de Kalman extendidos (EKF) que incorporan un Sistema de Navegación Inercial (INS), GNSS (cuando está disponible), altímetro barométrico y salidas de SM. El marco fue validado a través de pruebas de vuelo con una aeronave en trayectorias de 45 km a altitudes de 2.5 km y 3.5 km en terreno montañoso. Los resultados demuestran que la ortorrectificación mejora la similitud de las imágenes y reduce significativamente el error de localización, obteniendo un RMSE 2D más bajo en comparación con la rectificación convencional. El enfoque propuesto mejora la VBN al mitigar las distorsiones inducidas por el terreno, proporcionando una solución práctica para la localización de UAV en escenarios donde no se dispone de GNSS.