Hochgeschwindigkeits-Multikopter-Abfangsteuerung durch bildbasierte visuelle Servoregelung

Centrala begrepp

Eine autonome Multikopter-Drohne mit einer starren Kamera kann einen manövrierenden Eindringling-UAV in der Luft autonom erkennen und abfangen.

Sammanfattning

Dieser Artikel präsentiert ein Schema, das einen autonomen Multikopter mit einer starren Kamera verwendet, um einen manövrierenden Eindringling-UAV abzufangen. Der Multikopter-Abfänger kann Eindringlinge, die sich mit hoher Geschwindigkeit in der Luft bewegen, autonom erkennen und abfangen. Die starre Kamera vermeidet die komplexe mechanische Struktur des elektrooptischen Pods, wodurch der Multikopter-Abfänger kompakt bleibt.
Die Kopplung der Kamera- und Multikopter-Bewegung macht die Abfangaufgaben jedoch schwierig. Um dieses Problem zu lösen, wird ein bildbasierter visueller Servoregelungscontroller (IBVS) vorgeschlagen, um den Abfang schnell und genau zu gestalten.
Um die Zeitverzögerung der Sensorbildgebung und Bildverarbeitung gegenüber den Änderungen der Haltung bei Hochgeschwindigkeitsszenarien zu bewältigen, wird ein verallgemeinerter verzögerter Kalman-Filter-Beobachter (DKF) verwendet, um die aktuelle Bildposition vorherzusagen und die Aktualisierungsfrequenz zu erhöhen.
Schließlich bestätigen Hardware-in-the-Loop-Simulationen und Outdoor-Flugexperimente, dass diese Methode eine hohe Abfanggenauigkeit und Erfolgsquote aufweist. In den Flugexperimenten wird ein Hochgeschwindigkeitsabfang mit einer Endgeschwindigkeit von 20 m/s erreicht.

Statistik

Die Multikopter-Drohne kann Eindringlinge mit einer Geschwindigkeit von bis zu 20 m/s abfangen.
Die Abfanggenauigkeit wird durch den verzögerten Kalman-Filter-Beobachter um 18,6% verbessert.

Citat

"Eine autonome Multikopter-Drohne mit einer starren Kamera kann einen manövrierenden Eindringling-UAV in der Luft autonom erkennen und abfangen."
"Der Multikopter-Abfänger kann Eindringlinge, die sich mit hoher Geschwindigkeit in der Luft bewegen, autonom erkennen und abfangen."
"Die starre Kamera vermeidet die komplexe mechanische Struktur des elektrooptischen Pods, wodurch der Multikopter-Abfänger kompakt bleibt."

Viktiga insikter från

High-Speed Interception Multicopter Control by Image-based Visual Servoing

by Kun Yang,Che... på arxiv.org 04-15-2024

https://arxiv.org/pdf/2404.08296.pdf

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