Un marco integrado UWB-IMU-Visión para el acercamiento y aterrizaje autónomo de UAVs
Autores: Dong, Xin; Gao, Yuzhe; Guo, Jinglong; Zuo, Shiyu; Xiang, Jinwu; Li, Daochun; Tu, Zhan
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Un marco integrado UWB-IMU-Visión para el acercamiento y aterrizaje autónomo de UAVs
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Vehículos aéreos no tripulados
Aterrizaje autónomo
Fusión de múltiples sensores
Sensor UWB
IMU
Retroalimentación visual
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 30
Citaciones: Sin citaciones
Los Vehículos Aéreos No Tripulados (VANT) que se aproximan y aterrizan de manera autónoma en plataformas móviles siempre juegan un papel importante en varios escenarios de aplicación. Esta complicada tarea autónoma requiere un sistema integrado de múltiples sensores para garantizar la adaptabilidad ambiental en contraste con el uso de cada sensor de manera individual. La percepción de fusión de múltiples sensores demuestra una gran viabilidad para compensar eventos visuales adversos, vibraciones no deseadas de los sensores de inercia y la pérdida de posicionamiento por satélite. En este artículo, se propone un esquema de aterrizaje autónomo para VANT basado en fusión de múltiples sensores. En particular, se integran un sensor de Banda Ultra Ancha (UWB), una Unidad de Medición Inercial (IMU) y retroalimentación visual para guiar al VANT a aproximarse y aterrizar en un objeto en movimiento. En la etapa de aproximación, se propone un algoritmo de fusión de sensores basado en UWB-IMU para proporcionar estimaciones de posición relativa de los vehículos en tiempo real y con alta consistencia. Esta integración de sensores aborda el desafío abierto del posicionamiento satelital inexacto cuando el VANT está cerca del suelo. También se puede extender a aplicaciones en entornos donde no hay acceso a satélites. Cuando la plataforma de aterrizaje es detectada por la cámara a bordo, el VANT realiza un aterrizaje autónomo. En la etapa de aterrizaje, se involucra el sensor visual. Con la retroalimentación visual, se habilitan un detector basado en aprendizaje profundo y un estimador de pose local cuando el VANT se aproxima a la plataforma de aterrizaje. Para validar la viabilidad del esquema de aterrizaje autónomo propuesto, se realizan tanto simulaciones como experimentos en el mundo real en escenas extensas. Como resultado, el esquema de aterrizaje propuesto puede aterrizar con éxito con una precisión adecuada en la mayoría de los escenarios comunes.
Descripción
Los Vehículos Aéreos No Tripulados (VANT) que se aproximan y aterrizan de manera autónoma en plataformas móviles siempre juegan un papel importante en varios escenarios de aplicación. Esta complicada tarea autónoma requiere un sistema integrado de múltiples sensores para garantizar la adaptabilidad ambiental en contraste con el uso de cada sensor de manera individual. La percepción de fusión de múltiples sensores demuestra una gran viabilidad para compensar eventos visuales adversos, vibraciones no deseadas de los sensores de inercia y la pérdida de posicionamiento por satélite. En este artículo, se propone un esquema de aterrizaje autónomo para VANT basado en fusión de múltiples sensores. En particular, se integran un sensor de Banda Ultra Ancha (UWB), una Unidad de Medición Inercial (IMU) y retroalimentación visual para guiar al VANT a aproximarse y aterrizar en un objeto en movimiento. En la etapa de aproximación, se propone un algoritmo de fusión de sensores basado en UWB-IMU para proporcionar estimaciones de posición relativa de los vehículos en tiempo real y con alta consistencia. Esta integración de sensores aborda el desafío abierto del posicionamiento satelital inexacto cuando el VANT está cerca del suelo. También se puede extender a aplicaciones en entornos donde no hay acceso a satélites. Cuando la plataforma de aterrizaje es detectada por la cámara a bordo, el VANT realiza un aterrizaje autónomo. En la etapa de aterrizaje, se involucra el sensor visual. Con la retroalimentación visual, se habilitan un detector basado en aprendizaje profundo y un estimador de pose local cuando el VANT se aproxima a la plataforma de aterrizaje. Para validar la viabilidad del esquema de aterrizaje autónomo propuesto, se realizan tanto simulaciones como experimentos en el mundo real en escenas extensas. Como resultado, el esquema de aterrizaje propuesto puede aterrizar con éxito con una precisión adecuada en la mayoría de los escenarios comunes.