Posicionamiento fotométrico de largo alcance de objetivos LED para navegación cooperativa en UAVs
Autores: Jospin, Laurent; Stoven-Dubois, Alexis; Cucci, Davide Antonio
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2019
Acceso abierto
Artículo científico
2019
Posicionamiento fotométrico de largo alcance de objetivos LED para navegación cooperativa en UAVs
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Vuelo autónomo
Vehículos aéreos no tripulados
Sistemas globales de navegación por satélite
Navegación cooperativa
Diodos emisores de luz de alta potencia
Canal de visión por computadora
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
El vuelo autónomo con vehículos aéreos no tripulados (UAV) hoy en día depende de la disponibilidad y fiabilidad de los Sistemas Globales de Navegación por Satélite (GNSS). En escenarios exteriores congestionados, como gargantas estrechas o cerca de estructuras artificiales altas, como puentes o presas, la visibilidad reducida del cielo y los efectos de múltiples trayectorias comprometen la calidad y la confiabilidad de las fijaciones de posición del GNSS, dificultando y volviendo peligroso el vuelo autónomo, o incluso manual. Para superar este problema, se ha propuesto la navegación cooperativa: un segundo UAV vuela lejos de cualquier objeto que ocluya y en línea de vista del primero y le proporciona información de posicionamiento, eliminando la necesidad de una cobertura GNSS completa y confiable en el área de interés. En este trabajo utilizamos diodos emisores de luz (LED) de alta potencia para señalizar el segundo dron y presentamos un pipeline de visión por computadora que permite rastrear el segundo dron en tiempo real desde una distancia de hasta 100 m y calcular su posición relativa con una precisión de decímetros. Esto se basa en una extensión del algoritmo iterativo clásico para el problema de Perspectiva-n-Puntos en el que se minimiza el error fotométrico de acuerdo con un modelo de formación de imágenes. Esta extensión permite aumentar sustancialmente la precisión de las mediciones de características de puntos en el espacio de imagen (hasta 0.05 píxeles), lo que se traduce directamente en una mayor precisión de posicionamiento con respecto a los métodos convencionales.
Descripción
El vuelo autónomo con vehículos aéreos no tripulados (UAV) hoy en día depende de la disponibilidad y fiabilidad de los Sistemas Globales de Navegación por Satélite (GNSS). En escenarios exteriores congestionados, como gargantas estrechas o cerca de estructuras artificiales altas, como puentes o presas, la visibilidad reducida del cielo y los efectos de múltiples trayectorias comprometen la calidad y la confiabilidad de las fijaciones de posición del GNSS, dificultando y volviendo peligroso el vuelo autónomo, o incluso manual. Para superar este problema, se ha propuesto la navegación cooperativa: un segundo UAV vuela lejos de cualquier objeto que ocluya y en línea de vista del primero y le proporciona información de posicionamiento, eliminando la necesidad de una cobertura GNSS completa y confiable en el área de interés. En este trabajo utilizamos diodos emisores de luz (LED) de alta potencia para señalizar el segundo dron y presentamos un pipeline de visión por computadora que permite rastrear el segundo dron en tiempo real desde una distancia de hasta 100 m y calcular su posición relativa con una precisión de decímetros. Esto se basa en una extensión del algoritmo iterativo clásico para el problema de Perspectiva-n-Puntos en el que se minimiza el error fotométrico de acuerdo con un modelo de formación de imágenes. Esta extensión permite aumentar sustancialmente la precisión de las mediciones de características de puntos en el espacio de imagen (hasta 0.05 píxeles), lo que se traduce directamente en una mayor precisión de posicionamiento con respecto a los métodos convencionales.