Odometría Visual-Inercial Usando Conjuntos de Datos de Drones Volando a Gran Altura
Autores: George, Anand; Koivumäki, Niko; Hakala, Teemu; Suomalainen, Juha; Honkavaara, Eija
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Odometría Visual-Inercial Usando Conjuntos de Datos de Drones Volando a Gran Altura
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Drones
Sistemas de posicionamiento
Sistemas Globales de Navegación por Satélite
Odometría visual-inercial
Cámaras estéreo
Algoritmo VIO
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
El posicionamiento de los sistemas aéreos no tripulados (UAS, drones) se basa predominantemente en los Sistemas Globales de Navegación por Satélite (GNSS). Debido a posibles interrupciones en la señal, se necesitan sistemas de posicionamiento redundantes para un funcionamiento fiable. El objetivo de este estudio fue implementar y evaluar un sistema de posicionamiento redundante para la operación de drones a gran altitud basado en odometría visual-inercial (VIO). Se desarrolló un nuevo conjunto de sensores con cámaras estéreo y una unidad de medida inercial (IMU), y se utilizó un algoritmo VIO de última generación, VINS-Fusion, para la localización. Se realizaron pruebas empíricas del sistema a altitudes de vuelo de 40-100 m, que cubren el rango de altitud de vuelo común de las operaciones de drones al aire libre. Se estudió el rendimiento de varias implementaciones, incluyendo odometría visual estéreo (stereo-VO), odometría visual-inercial monocular (mono-VIO) y odometría visual-inercial estéreo (stereo-VIO). El stereo-VIO proporcionó los mejores resultados; la altitud de vuelo de 40-60 m fue la más óptima para la base estéreo de 30 cm. La mejor precisión de posicionamiento fue de 2.186 m para una trayectoria de 800 m de longitud. El rendimiento del stereo-VO se degradó con el aumento de la altitud de vuelo debido a la degradación de la relación base-altura. El mono-VIO proporcionó resultados aceptables, aunque no alcanzó el nivel de rendimiento del stereo-VIO. Este trabajo presentó nuevo hardware y resultados de investigación sobre algoritmos de localización para drones a gran altitud que son de gran importancia, ya que el uso de drones autónomos y el vuelo más allá de la línea de visión están en aumento y requerirán soluciones de posicionamiento redundantes que compensen las posibles interrupciones en el posicionamiento GNSS. Los datos recopilados en este estudio se publican para análisis y estudios posteriores.
Descripción
El posicionamiento de los sistemas aéreos no tripulados (UAS, drones) se basa predominantemente en los Sistemas Globales de Navegación por Satélite (GNSS). Debido a posibles interrupciones en la señal, se necesitan sistemas de posicionamiento redundantes para un funcionamiento fiable. El objetivo de este estudio fue implementar y evaluar un sistema de posicionamiento redundante para la operación de drones a gran altitud basado en odometría visual-inercial (VIO). Se desarrolló un nuevo conjunto de sensores con cámaras estéreo y una unidad de medida inercial (IMU), y se utilizó un algoritmo VIO de última generación, VINS-Fusion, para la localización. Se realizaron pruebas empíricas del sistema a altitudes de vuelo de 40-100 m, que cubren el rango de altitud de vuelo común de las operaciones de drones al aire libre. Se estudió el rendimiento de varias implementaciones, incluyendo odometría visual estéreo (stereo-VO), odometría visual-inercial monocular (mono-VIO) y odometría visual-inercial estéreo (stereo-VIO). El stereo-VIO proporcionó los mejores resultados; la altitud de vuelo de 40-60 m fue la más óptima para la base estéreo de 30 cm. La mejor precisión de posicionamiento fue de 2.186 m para una trayectoria de 800 m de longitud. El rendimiento del stereo-VO se degradó con el aumento de la altitud de vuelo debido a la degradación de la relación base-altura. El mono-VIO proporcionó resultados aceptables, aunque no alcanzó el nivel de rendimiento del stereo-VIO. Este trabajo presentó nuevo hardware y resultados de investigación sobre algoritmos de localización para drones a gran altitud que son de gran importancia, ya que el uso de drones autónomos y el vuelo más allá de la línea de visión están en aumento y requerirán soluciones de posicionamiento redundantes que compensen las posibles interrupciones en el posicionamiento GNSS. Los datos recopilados en este estudio se publican para análisis y estudios posteriores.