Preview

Информатика

Расширенный поиск

Визуальная навигация автономно летящего БПЛА с целью его возвращения в точку старта

https://doi.org/10.37661/1816-0301-2020-17-2-17-24

Полный текст:

Аннотация

Рассматривается алгоритм автономной визуальной навигации, предназначенный для возвращения в точку старта беспилотного летательного аппарата (БПЛА), оборудованного одной бортовой видеокамерой и бортовым вычислителем, без использования навигационных сигналов GPS и ГЛОНАСС. Предлагаемый алгоритм схож с широко известными алгоритмами визуальной навигации, такими как одновременная локализация и картографирование (V-SLAM) и визуальная одометрия, однако отличается от них раздельным выполнением процессов картографирования и локализации. Он вычисляет географические координаты признаков, найденных на кадрах, снятых бортовой видеокамерой при полете от точки старта до потери сигналов GPS и ГЛОНАСС. После потери сигнала запускается миссия возвращения и вычисляется лишь положение БПЛА относительно построенной на основе найденных ранее признаков карты, которая используется для возвращения в точку старта. Предложенный подход не требует таких сложных вычислений, как V-SLAM, и не накапливает со временем ошибки в отличие от визуальной одометрии и традиционных методов инерциальной навигации. Алгоритм был реализован и протестирован с помощью квадрокоптера DJI Phantom 3 Pro.

Об авторах

Р. С. Жук
Объединенный институт проблем информатики Национальной академии наук Беларуси
Беларусь

Жук Роман Сергеевич, младший научный сотрудник

Минск



Б. А. Залесский
Объединенный институт проблем информатики Национальной академии наук Беларуси
Беларусь

Залесский Борис Андреевич, доктор физико-математических наук, заведующий лабораторией обработки и распознавания изображений

Минск



Ф. С. Троцкий
Объединенный институт проблем информатики Национальной академии наук Беларуси
Беларусь

Троцкий Филипп Сергеевич, младший научный сотрудник

Минск



Список литературы

1. Durrant-Whyte, H. Simultaneous localization and mapping: part I / H. Durrant-Whyte, T. Bailey // IEEE Robotics and Automation Magazine. – 2006. – Vol. 13, no. 2. – P. 99–110.

2. Bailey, T. Simultaneous localization and mapping (SLAM): part II / T. Bailey, H. Durrant-Whyte // IEEE Robotics and Automation Magazine. – 2006. – Vol. 13, no. 3. – P. 108–117.

3. Scaramuzza, D. Visual odometry [tutorial]. Part I: The first 30 years and fundamentals / D. Scaramuzza, F. Fraundorfer // IEEE Robotics and Automation Magazine. – 2011. – Vol. 18, no. 4. – P. 80–92.

4. Fraundorfer, F. Visual odometry: part II: matching, robustness, optimization, and applications / F. Fraundorfer, D. Scaramuzza // IEEE Robotics and Automation Magazine. – 2012. – Vol. 19, no. 2. – P. 78–90.

5. SVO: semidirect visual odometry for monocular and multicamera systems / C. Forster [et al.] // IEEE Transactions on Robotics. – 2017. – Vol. 33, no. 2. – P. 249–265.

6. Efficient on-board Stereo SLAM through constrained-covisibility strategies / G. Castro [et al.] // Robotics and Autonomous Systems. – 2019. – Vol. 116. – P. 192–205.

7. Qin, T. VINS-Mono: a robust and versatile monocular visual-inertial state estimator / T. Qin, P. Li, S. Shen // IEEE Transactions on Robotics. – 2017. – Vol. 34, no. 4. – P. 1004–1020.

8. VIMO: simultaneous visual inertial model-based odometry and force estimation / B. Nisar [et al.] // IEEE Robotics and Automation Letters. – 2019. – Vol. 4, no. 3. – P. 2785–2792.

9. Залесский, Б. А. Параллельная версия детектора экстремальных особых точек изображений / Б. А. Залесский, Ф. С. Троцкий // Информатика. – 2018. − Т. 15, № 2. – С. 55–63.

10. Форсайт, Д. А. Компьютерное зрение. Современный подход / Д. А. Форсайт, Ж. Понс. – М. : Вильямс, 2004. – С. 76–77.

11. Hartley, R. I. In defense of the eight-point algorithm / R. I. Hartley // IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence. – 1997. – Vol. 19, no. 6. – P. 580–593.

12. Nister, D. An efficient solution to the five-point relative pose problem / D. Nister // IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence. – 2004. – Vol. 26, no. 6. – P. 756–770.


Для цитирования:


Жук Р.С., Залесский Б.А., Троцкий Ф.С. Визуальная навигация автономно летящего БПЛА с целью его возвращения в точку старта. Информатика. 2020;17(2):17-24. https://doi.org/10.37661/1816-0301-2020-17-2-17-24

For citation:


Zhuk R.S., Zalesky B.A., Trotski P.S. Solution of problem of returning to the starting point of autonomously flying UAV by visual navigation. Informatics. 2020;17(2):17-24. (In Russ.) https://doi.org/10.37661/1816-0301-2020-17-2-17-24

Просмотров: 42


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1816-0301 (Print)
ISSN 2617-6963 (Online)