视觉系统帮助无人机不使用GPS进行导航

视觉系统帮助无人机不使用GPS进行导航 第1张

来自Draper和麻省理工学院的一名团队为无人机配备了视觉导航

当消防员,第一反应人员或士兵在建筑物内部,城市峡谷,地下或林冠下操作小型轻型飞行器时,GPS被拒绝的环境将带来独特的导航挑战。

在许多情况下,GPS信号的丢失可能导致这些无人机变得不可操作,并且在最坏的情况下是不稳定的,可能会使操作员,旁观者和财产处于危险之中。

已经尝试关闭这个信息差距,并且给无人机提供了替代方法来导航他们的环境而无需GPS。但这些尝试导致了更多的信息差距,特别是在无人机的速度超过其机载技术能力的情况下。例如,当无人机在缺乏建筑物,树木和其他定向结构的环境中飞行时,扫描LiDAR通常无法实现与位置匹配的准确性。

为了解决这些缺点,Draper和麻省理工学院的一个团队为无人机开发了先进的视觉辅助导航技术,它们不依赖于外部基础设施,例如GPS,环境的详细地图或运动捕捉系统。根据与国防高级研究计划署(DARPA)的合同,Draper和麻省理工学院(Draper)和麻省理工学院(DATPA)合作,创建了一款无人机,可以在无需外部通信或快速轻量级自主(FLA)程序下的GPS)的情况下自主地感知和操纵未知环境。该团队开发和实施了独特的传感器和算法配置,并在室内和室外场合进行了时间测试和性能评估。

Draper技术人员高级成员Robert Truax说:“无人机的最大挑战是平衡动力,飞行时间和能力,因为为无人机提供动力所需的技术的重要性。“使得Draper和麻省理工学院团队的方法如此有价值,因此为具有有限板载计算能力的机动车辆寻找小尺寸,重量和功率的优点,可以完全自主地执行复杂的任务。”

Draper和MIT的传感器和摄像机装载的UAV已经在多个环境中进行了测试,这些环境包括混乱的仓库和混合开放和树木充足的户外环境,混乱区域的速度可达10 m / s,开放区域为20 m / s。无人机的任务由许多具有挑战性的因素组成,其中包括树木躲避,随后进入和离开建筑物,并进行长距离移动以找到建筑物入口点,同时保持精确的位置估计。

Draper技术人员的高级成员Ted Steiner说:“更快,更灵活和自主的无人机意味着您能够快速浏览迷宫式的房间,楼梯和走廊或其他障碍物充满的环境,而无需遥控飞行员。“我们的感应和算法配置以及以IMU为中心导航的独特的单目摄像机使车辆灵活机动,提高了可靠性和安全性,这是第一反应者,商业用户,军事人员以及任何设计和建造无人机的任何人最需要的功能。

Draper对DARPA FLA计划的贡献 - 最近在2017年IEEE航空会议的研究论文中记录 - 是状态估计(车辆的位置,方位和速度)的新颖方法,称为SAMWISE平滑和映射与惯性状态估计。

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Draper的SAMWISE传感器融合算法使无人机在未映射的GPS拒绝环境中飞行45 mph

SAMWISE是一种融合视觉和惯性导航系统,结合了传感方式的优点,随时间累积误差比任何技术本身都要慢,在整个车辆轨迹上产生完整的位置,姿态和速度状态估计。结果是一种导航解决方案,使无人机能够保留所有六个自由度,并允许其自主地飞行,而无需使用GPS或任何与每小时高达45英里的车速的通信。

该团队对FLA计划的重点已经在无人机上,但通过该计划的进步可能会被应用于地面,海洋和水下系统,这在GPS降级或被拒绝的环境中尤其有用。在开发无人机时,该团队利用Draper和MIT在自主路径规划,机器视觉,GPS拒绝导航和动态飞行控制方面的专长。

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发布日期:2017年08月13日  所属分类:资讯
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