面向开放路径气体测量的视觉协作无人机跟踪
机器人学
2026-02-25 v1
摘要
开放路径可调谐二极管激光吸收光谱提供了一种有效的方法，用于测量、映射和监测气体浓度，如泄漏的 CO2 或甲烷。相较于使用现场传感器进行空间取样，开放路径传感器结合气体断层扫描算法可更快地以非侵入方式覆盖更大的户外环境。然而，开放路径激光所需专用反射表面使得自动化空间取样过程具有挑战性。本文提出一种机器人系统用于收集开放路径测量，采用地面-based 云台单元上安装的传感器和携带反射器的小型无人机。通过变焦摄像机，地面单元 visually tracks 装有红色 LED 标记的无人机，并将传感器的激光束对准反射器。进一步融合无人机飞控提供的 GNSS 位置信息，可提高跟踪精度。户外实验验证了系统性能，表明成功实现了自主跟踪，并在最高 60 米距离下完成有效的 CO2 测量。此外，系统成功测量了 CO2 plume，且无需受无人机推进系统的干扰，显示其优于携带现场传感器的飞行方式。
引用
@article{arxiv.2602.20768,
title = {Visual Cooperative Drone Tracking for Open-Path Gas Measurements},
author = {Marius Schaab and Alisha Kiefer and Thomas Wiedemann and Patrick Hinsen and Achim J. Lilienthal},
journal= {arXiv preprint arXiv:2602.20768},
year = {2026}
}