Система технічного зору для керування рухом квадрокоптера

Автор(и)

  • Лариса Савенко КПІ ім. Ігоря Сікорського, Ukraine
  • Юрій Бобков КПІ ім. Ігоря Сікорського, Ukraine

DOI:

https://doi.org/10.20535/0203-3771452023296668

Ключові слова:

система технічного зору, квадрокоптер, навігаційний орієнтир, керування

Анотація

В роботі на основі проведеного аналізу можливих варіантів автономного руху квадрокоптера за заданою траєкторію обґрунтовано комплексування системи технічного зору (СТЗ) і БІНС.

Для вирішення навігаційних задач під час автономного руху за заданим маршрутом з використанням СТЗ обрано політ за системою навігаційних орієнтирів. Відомі різні підходи щодо застосування СТЗ для керування рухом БПЛА в залежності від прийнятої системи орієнтирів та особливостей визначення маршруту слідування. Для попереднього опису та наступного пошуку навігаційних орієнтирів на зображення СТЗ запропоновано використання методів характерних точок, що дозволяє обирати в цій якості об’єкти різної структури, включаючи природні орієнтири.

Розроблена структурна схема системи керування квадрокоптером із застосуванням СТЗ. Також запропонована методика розрахунку основних характеристик блоків СТЗ виходячи із заданих вимог до точності визначення напрямку руху квадракоптера за навігаційними орієнтирами.

В роботі також запропонований алгоритм керування рухом квадрокоптера за системою візуальних навігаційних орієнтирів, що задають маршрут польоту. Після знаходження на кадрі з СТЗ за обраною системою ознак чергового зображення навігаційного орієнтира, визначається його центр та положення в кадрі відносно напрямку руху квадрокоптера. Отримані дані використовуються для визначення та зміни напрямку руху квадрокоптера шляхом зміни кута рискання, що передається в систему керування.

Запропоновані в роботі рішення можуть бути корисні при вирішенні різноманітних задач використання СТЗ для керування рухом БПЛА.

Посилання

Elmokadem, T., & Savkin, A. V. Towards Fully Autonomous UAVs: A Survey. Sensors. 2021. No. 18. 6223 p.

DOI: https://doi.org/10.3390/s21186223 .

Zhang, Y., & Gao, Y. A method to improve the alignment performance for GPS-IMU System. GPS Solutions. 2007. 11, No. 2 pp. 129–137. DOI: https://doi.org/10.1007/s10291-006-0046-4 .

Lidia María Belmonte, Rafael Morales, Antonio Fernández-Caballero. Computer Vision in Autonomous Unmanned Aerial Vehicles - A Systematic Mapping Study // Applied Sciences. – № 9 (3196), 2019. – 34 p.

Збруцький О. В. Метод визначення координат рухомого об`єкту з використанням системи технічного зору. / Р. С. Котвицький., Г. В. Сарибога, О. В. Збруцький // Інформаційні системи, механіка та керування. - 2017. – № 16. С. 71-78.

DOI: http://dx.doi.org/10.20535/2219-3804162017114363 .

G. Conte, P. Doherty. An Integrated UAV Navigation System Based on Aerial Image Matching. Aerospace Conference, Montana, USA, 1–8 March 2008. 10p. DOI: http://dx.doi.org/10.1109/AERO.2008.4526556 .

T. Zhang, Y. Wang, M. Achtelik, K. Kühnlenz, M. Buss. Autonomous Hovering of a Vision-IMU Guided Quadrotor. Proceedings of the International Conference on Mechatronics and Automation, Changchun, China, 9–12 August 2009. 6 p.

DOI: http://dx.doi.org/10.1109/ICMA.2009.5246422 .

K. V. Stefanik, J. C. Gassaway, K. Kochersberger, A. L. Abbott. UAV-Based Stereo Vision for Rapid Aerial Terrain Mapping. GIScience & Remote Sensing. 2011. 48, No.1 pp. 24–49.

DOI: http://dx.doi.org/10.2747/1548-1603.48.1.24 .

R. Munguía, S. Urzua, Y. Bolea, A. Grau. Vision-Based SLAM System for Unmanned Aerial Vehicles. Sensors. 2016. No.16 (3). 372p.

DOI: http://dx.doi.org/10.3390/s16030372 .

Бобков Ю. В. Система технічного зору для забезпечення руху групи мультикоптерів / Ю. В. Бобков, П. О. Піщела // Механіка гіроскопічних систем. – 2020. – № 39. – С. 13-24.

DOI: https://doi.org/10.20535/0203-3771392020229021.

Бобков Ю. В. Система технічного зору квадрокоптера для точного землеробства. / Ю. В. Бобков, А. А. Шевчук // Механіка гіроскопічних систем. – 2021. – № 42. С. 89-101. DOI: https://doi.org/10.20535/0203-3771422021268468 .

##submission.downloads##

Опубліковано

2023-05-15

Номер

Розділ

Системи та процеси керування