着陆与定位：基于 UWB 的无基础设施可扩展纳米无人机集群
机器人学
2023-07-21 v1 系统与控制
系统与控制
摘要
相对定位是任何机器人集群的关键功能模块。我们在具有 10 厘米尺度外形尺寸的纳米无人机机群中解决该问题，这使其高度通用，但也严格限制了机载功耗预算。现有最优方案利用超宽带（Ultra-WideBand, UWB）技术，实现对等纳米无人机与多锚点固定基础设施间的测距。因此，我们提出一种基于 UWB 的无基础设施纳米无人机集群，其中部分机队充当动态锚点，即锚点无人机（Anchor-Drone, AD），能够自动部署与着陆。通过改变 AD 的位置约束，我们开发了三种具有灵活性与定位精度不同权衡的替代方案。现场结果表明，在 4 架飞行任务无人机（Mission-Drone, MD）下，定位均方根误差（Root Mean Square Error, RMSE）最高介于 15.3 cm 至 27.8 cm 之间。将 MD 数量从 4 架扩展至 8 架，RMSE 仅轻微上升，即最高小于 10 cm。MD 的 UWB 模块功耗为 342 mW。最终，相较于固定基础设施的商业方案，我们的无基础设施系统可部署于任意地点且迅速，在最具挑战的 8 架 MD 情形下，仅需 5.7 s 即可自定位 4 架 AD，定位 RMSE 最高达 12.3%。
引用
@article{arxiv.2307.10255,
title = {Land & Localize: An Infrastructure-free and Scalable Nano-Drones Swarm with UWB-based Localization},
author = {Mahyar Pourjabar and Ahmed AlKatheeri and Manuele Rusci and Agata Barcis and Vlad Niculescu and Eliseo Ferrante and Daniele Palossi and Luca Benini},
journal= {arXiv preprint arXiv:2307.10255},
year = {2023}
}