基于多标记视觉的无人机栖息目标位姿估计

自主纳米飞行器因其效率与机动性在监视与监测任务中日益普及。一旦抵达目标位置，无人机在任务期间无需保持活跃。在此类情形下，飞行器可栖息并停止电机以节省能量，并在不利飞行条件下维持静止位置。在栖息目标估计阶段，带标记视觉相机的稳定性与准确性是一项重大挑战。使用大标记时从远处可快速检测，但当无人机靠近时，其会迅速移出相机视野而消失。本文提出一种基于多标记的视觉目标位姿估计方法以应对上述问题。首先，设计了一种内含小标记的大标记栖息目标，以提升远距与近距的检测能力。其次，利用单目相机从检测到的标记计算飞行器的相对位姿。接着，应用卡尔曼滤波器提供更稳定可靠的位姿估计，尤其在测量数据因意外原因缺失时。最后，我们引入一种融合多标记位姿数据的算法。随后将这些位姿发送至位置控制器，使无人机与标记中心对齐并引导其栖息于目标上。实验结果证明了所采用方法的有效性与可行性。无人机可成功栖息于附有直径 25mm 圆形磁铁的标记中心。