使用视觉与红外基准标记及多载荷相机的无人机精准着陆系统

我们提出了一种利用基准标记和装有广角、变焦及红外传感器的云台多载荷相机进行无人机自主精准着陆的方法。该方法具有极低的数据需求；它主要依赖于无人机到着陆点的方向，从而能够在相机的不同传感器和变焦倍数之间动态切换，并最大限度地减少对辅助传感器的需求。它消除了对诸如离地高度、到着陆点的直线距离、基准标记尺寸以及6自由度标记位姿（其朝向存在问题）等数据的需求。我们利用变焦和广角相机以及视觉 April Tag 基准标记，在比以往工作远得多的距离（水平距离168m，高度102m）成功实现了精准着陆。我们在红外光谱中使用两种类型的 April Tag——主动式和被动式——用于白天和夜间的精准着陆，而不是以往大多数工作中使用的简单红外信标。主动式红外着陆点是加热的；而新颖的被动式着陆点无需供电，处于环境温度下，依赖于其高反射率和地面与天空之间的红外温差。最后，我们提出了一种高层控制策略，用于管理对着陆点的初始搜索以及丢失后的后续搜索——这是以往工作未曾涉及的。该方法展示了成功的着陆，着陆滑橇至少触及着陆点，平均误差为0.19m。它还展示了在着陆点被暂时遮挡时的成功恢复和着陆。