一种二维地理参考地图辅助的视觉-惯性系统用于精确无人机定位
机器人学
2023-01-02 v2
摘要
精确的地理定位对无人机（UAV）至关重要。然而，当前大多数部署的无人机依赖全球导航卫星系统（GNSS）或高精度惯性导航系统（INS）进行地理定位。本文中，我们提出使用带有二维地理参考地图的轻量视觉-惯性系统，为无人机获取准确且连续的地理坐标位置。所提系统首先将微型惯性测量单元（MIMU）与单目相机集成为里程计，连续估计导航状态并在局部世界坐标系中重建观测视觉特征的 3D 位置。为获取地理位置，里程计跟踪的视觉特征进一步配准到二维地理参考地图。大多数传统方法执行图像级航空图像配准，而我们提出在地理坐标系中将点重建结果配准到地图点；这有助于滤除大部分外点并解耦水平角带来的负面影响。配准后的点随后用于在地理坐标系中重新定位载体。最后，部署位姿图将航空图像配准得到的地理位置与视觉-惯性里程计（VIO）的局部导航结果融合，以实现连续且无漂移的地理定位性能。我们将传感器刚性安装于无人机机体，并在不同环境、未知初始条件下进行了两次飞行，验证了所提方法。结果表明，所提方法在 100m 高飞行中可实现小于 4m 的位置误差，在约 300m 高飞行中可实现小于 9m 的位置误差。
引用
@article{arxiv.2107.05851,
title = {A 2D Georeferenced Map Aided Visual-Inertial System for Precise UAV Localization},
author = {Jun Mao and Lilian Zhang and Xiaofeng He and Hao Qu and Xiaoping Hu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2107.05851},
year = {2023}
}