仅用机载视觉传感器在旋翼失效下实现四旋翼自主飞行：帧图像与事件对比

容错控制对四旋翼等安全关键系统至关重要。最先进的飞控控制器即使在一具旋翼完全失效的情况下也能稳定并控制四旋翼。然而，这些方法依赖外部传感器（如 GPS 或运动捕捉系统）进行状态估计。据我们所知，仅使用机载传感器尚未实现此类功能。本文中，我们提出首个将容错控制与基于机载视觉的状态估计相结合的算法，以在一具旋翼完全失效时实现四旋翼的位置控制。实验验证表明，我们的方法能够在无任何外部传感器辅助的情况下，于电机失效场景中精确控制四旋翼的位置。基于视觉的状态估计的主要挑战源于受损四旋翼不可避免的高速偏航旋转（超过 20 rad/s），导致相机运动模糊，不利于视觉惯性里程计（VIO）。我们比较了输入到基于视觉的状态估计算法的两类视觉数据：标准帧与事件。实验结果表明，由于事件相机固有的高动态范围与高时间分辨率，其在低光照环境下使用尤具优势。我们相信，我们的方法将使自主四旋翼在 GPS 拒止或退化环境中更为安全。我们将控制器与 VIO 算法均开源。