基于 SLAM 的航招无人机导航与故障鲁棒性——嵌入式视觉系统

我们提出了一种自主航空侦察平台 Veg，其设计为一种具备容错能力的四旋翼飞行器系统，集成了用于 GPS 独立导航的视觉 SLAM、用于动态稳定性的高级控制架构，以及用于实时目标和人脸识别的嵌入式视觉模块。该平台采用级联控制结构，包含 LQR 内环和 PD 外环轨迹控制。它利用 ORB-SLAM3 实现 6 自由度定位和闭环检测，并通过基于 SLAM 推导地图的迪克stra路径规划实现航点导航。实时故障检测与诊断（FDI）系统检测到电动机故障，并通过重新规划路径执行紧急着陆。基于轻量级 CNN 和 PCA 的嵌入式视觉系统，可实现 onboard 目标检测和人脸识别，具有高精度。该无人机完全采用树莓派 4 和 Arduino Nano 实现 onboard 运行，通过仿真和实际测试进行验证。本工作将实时定位、故障恢复与嵌入式 AI 集成于单一平台，适用于受限环境。