Un sistema de navegación Lidar basado en ArUco global para la navegación de UAV en entornos sin GNSS
Autores: Qiu, Ziyi; Lin, Defu; Jin, Ren; Lv, Junning; Zheng, Zhangxiong
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Un sistema de navegación Lidar basado en ArUco global para la navegación de UAV en entornos sin GNSS
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Expansión
UAV
Sistema de navegación
Lidar
ArUco global
Entornos sin GNSS
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 17
Citaciones: Sin citaciones
Con la continua expansión del campo de aplicación de los sistemas inteligentes de UAV en entornos sin GNSS, el sistema de navegación existente difícilmente puede cumplir con los requisitos de bajo costo, alta precisión y alta robustez en tales condiciones. La mayoría de los sistemas de navegación utilizados en entornos sin GNSS renuncian a la conexión entre el marco del mapa y el marco del mundo real, lo que los hace imposibles de aplicar en la práctica. Por lo tanto, este artículo propone un sistema de navegación Lidar basado en ArUco global, que se utiliza ampliamente en escenarios conocidos a gran escala sin GNSS para UAVs. El sistema optimiza conjuntamente la información de Lidar, la unidad de medida inercial y ArUco global mediante un grafo de factores y produce la pose en el marco del mundo real. El sistema incluye un método para actualizar la confianza de ArUco global con muestreo, mejorando la precisión mientras utiliza la pose resuelta a partir de ArUco global. El sistema utiliza ArUco global para mantener la navegación cuando Lidar se degrada. El sistema también cuenta con una parte de determinación de cierre de bucle basada en ArUco, que reduce el consumo de recursos computacionales. El sistema de navegación ha sido probado en el cobertizo de carbón seco de una planta de energía térmica utilizando una plataforma UAV. Los experimentos demuestran que el sistema puede lograr una estimación de pose global, precisa y robusta en entornos complejos y a gran escala sin GNSS.
Descripción
Con la continua expansión del campo de aplicación de los sistemas inteligentes de UAV en entornos sin GNSS, el sistema de navegación existente difícilmente puede cumplir con los requisitos de bajo costo, alta precisión y alta robustez en tales condiciones. La mayoría de los sistemas de navegación utilizados en entornos sin GNSS renuncian a la conexión entre el marco del mapa y el marco del mundo real, lo que los hace imposibles de aplicar en la práctica. Por lo tanto, este artículo propone un sistema de navegación Lidar basado en ArUco global, que se utiliza ampliamente en escenarios conocidos a gran escala sin GNSS para UAVs. El sistema optimiza conjuntamente la información de Lidar, la unidad de medida inercial y ArUco global mediante un grafo de factores y produce la pose en el marco del mundo real. El sistema incluye un método para actualizar la confianza de ArUco global con muestreo, mejorando la precisión mientras utiliza la pose resuelta a partir de ArUco global. El sistema utiliza ArUco global para mantener la navegación cuando Lidar se degrada. El sistema también cuenta con una parte de determinación de cierre de bucle basada en ArUco, que reduce el consumo de recursos computacionales. El sistema de navegación ha sido probado en el cobertizo de carbón seco de una planta de energía térmica utilizando una plataforma UAV. Los experimentos demuestran que el sistema puede lograr una estimación de pose global, precisa y robusta en entornos complejos y a gran escala sin GNSS.