基于视觉智能的垂起无人机自主舰船着陆
机器人学
2022-09-20 v2
摘要
本文讨论了一种基于视觉的智能控制方案，用于在无 GPS 信号情况下实现具备垂直起降（VTOL）能力的无人机（UAV）对舰船的自主跟踪与着陆。其核心思想是将海军直升机舰船着陆流程自动化：飞行员在远距离跟踪时以舰船作为视觉参考，而在最终进近与着陆阶段则参照大多数海军舰船安装的名为“地平线杆”的标准化视觉提示。该思想通过独特设计的非线性控制器与机器视觉集成实现。视觉系统利用基于机器学习的物体检测进行远距离舰船跟踪，并在最终进近与着陆阶段利用地平线杆通过经典计算机视觉估计飞行器的相对位置与姿态。非线性控制器基于视觉系统估计的信息运行，即使在存在不确定性的情况下也展现出鲁棒的跟踪性能。所开发的自主舰船着陆系统在一架配备机载摄像头的四旋翼无人机上实现，并成功在模拟真实舰船甲板运动的可移动甲板上完成了进近与着陆演示。通过大量仿真与飞行测试，验证了垂直着陆安全性、跟踪能力与着陆精度。
引用
@article{arxiv.2202.13005,
title = {Intelligent Vision-based Autonomous Ship Landing of VTOL UAVs},
author = {Bochan Lee and Vishnu Saj and Moble Benedict and Dileep Kalathil},
journal= {arXiv preprint arXiv:2202.13005},
year = {2022}
}