Una estrategia de fusión ligera y libre de deriva para la navegación autónoma y segura de drones
Autores: Zhang, Chi; Yang, Zhong; Zhuo, Haoze; Liao, Luwei; Yang, Xin; Zhu, Tang; Li, Guotao
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Una estrategia de fusión ligera y libre de deriva para la navegación autónoma y segura de drones
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Auto-localización
Estimación de estado
Navegación autónoma de drones
Visión-IMU-GNSS
Fusión de multisensores
Algoritmo de Kanade-Lucas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
La auto-localización y la estimación del estado son capacidades cruciales para la navegación autónoma ágil de drones. Este artículo presenta una estrategia de fusión multisensorial acoplada de manera ajustada y sin deriva (LDMF) que es ligera para la navegación autónoma y segura de drones. El dron está equipado con una cámara orientada hacia adelante para crear restricciones geométricas visuales y generar un mapa ambiental en 3D. Posteriormente, se utiliza un receptor GNSS con soporte para múltiples constelaciones para proporcionar continuamente señales de pseudo-distancia, desplazamiento de frecuencia Doppler y pulsos de tiempo UTC al sistema de navegación del dron. La estrategia de fusión multisensorial propuesta aprovecha el algoritmo de Kanade-Lucas para rastrear múltiples características visuales en cada imagen de entrada. La solución del grafo local está limitada en una ventana deslizante restringida, lo que puede digerir inmensamente la complejidad computacional en los procedimientos de optimización de grafos de factores. El sistema de navegación del dron puede lograr un rendimiento a la tasa de la cámara en una pequeña computadora auxiliar. Experimentamos exhaustivamente con el sistema LDMF en entornos simulados y del mundo real, y los resultados demuestran ventajas dramáticas sobre las estrategias de fusión de sensores de última generación.
Descripción
La auto-localización y la estimación del estado son capacidades cruciales para la navegación autónoma ágil de drones. Este artículo presenta una estrategia de fusión multisensorial acoplada de manera ajustada y sin deriva (LDMF) que es ligera para la navegación autónoma y segura de drones. El dron está equipado con una cámara orientada hacia adelante para crear restricciones geométricas visuales y generar un mapa ambiental en 3D. Posteriormente, se utiliza un receptor GNSS con soporte para múltiples constelaciones para proporcionar continuamente señales de pseudo-distancia, desplazamiento de frecuencia Doppler y pulsos de tiempo UTC al sistema de navegación del dron. La estrategia de fusión multisensorial propuesta aprovecha el algoritmo de Kanade-Lucas para rastrear múltiples características visuales en cada imagen de entrada. La solución del grafo local está limitada en una ventana deslizante restringida, lo que puede digerir inmensamente la complejidad computacional en los procedimientos de optimización de grafos de factores. El sistema de navegación del dron puede lograr un rendimiento a la tasa de la cámara en una pequeña computadora auxiliar. Experimentamos exhaustivamente con el sistema LDMF en entornos simulados y del mundo real, y los resultados demuestran ventajas dramáticas sobre las estrategias de fusión de sensores de última generación.