ارايه يك روش تركيبي به منظور تعيين موقعيت و وضعيت سكوهاي مالتي‌كوپتر با استفاده از ادغام اطلاعات سنجنده‌هاي چندگانه

Multicopter Positioning Based on Multisensor Data Fusion

در سال‌هاي اخير با افزايش قابليت و كارايي دوربين‌هاي رقومي، پردازشگر‌ها و توسعه الگوريتم‌هاي پردازش تصاوير، روش‌هاي ناوبري هوابرد مبتني بر عوارض زمين به‌عنوان يك سيستم ناوبري كارا و دقيق به منظور غلبه بر محدوديت در دسترسي و يا خطاهاي بارز ساير سيستم‌هاي ناوبري، مورد توجه بسياري از محققين قرار گرفته است. در اين راستا، به منظور تعيين موقعيت و وضعيت سكوهاي پرنده، عمدتاً از تلفيق سيستم ناوبري اينرشيال و مشاهدات تصويري مبتني بر الگوريتم‌هاي موقعيت‌يابي و نقشه‌سازي همزمان استفاده مي‌گردد. در اين روش‌ها سكو از نقطه‌ي صفر، كه هيچ دانشي نسبت به موقعيت خود و نقشه‌ي اطراف ندارد، شروع به حركت مي‌كند. سپس با استفاده از سنسورهاي خود موقعيت اجسام شاخص اطراف را اندازه‌گيري كرده، با استفاده از روش‌هاي برآورد آماري، برآوردي از موقعيت خود و در ضمن آن، نقشه‌ي اطراف بدست مي‌آورد. با ادامه‌ي حركت و مشاهدات بيشتر و با داشتن مدل كينماتيك و يا ديناميك حركت سكو اين برآورد بهتر و نقشه كامل‌تر مي‌گردد. از آنجاييكه روش‌هاي موجود در اين زمينه بسيار پيچيده و زمان‌بر مي‌باشند، در اين تحقيق روشي نوين در زمينه ناوبري مبتني بر عوارض زمين به‌ منظور افزايش قابليت اعتماد، سرعت و دقت تعيين پارامترهاي موقعيت و وضعيت سكو ارايه شده است. به منظور ارزيابي توانايي روش ارايه شده، پارامترهاي وضعيت يك سنجنده هوايي در مناطق داراي پيچيد‌گي‌هاي مختلف و با شرايط متفاوت تعيين گرديد. با توجه به آزمايشات انجام شده، دقت اين روش حدود 15 سانتي‌متر در مولفه‌هاي مسطحاتي و كمتر از 13 سانتي‌متر در مولفه‌ي ارتفاعي مي‌باشد. نتايج حاصل بيانگر توانايي روش ارايه شده به منظور حل مشكلات مطرح در روند تعيين موقعيت و افزايش دقت و صحت سيستم ناوبري مبتني بر عوارض زمين است.

The increase in capability and performance of digital cameras, processors and image processing algorithms has caused Terrain- Aided Navigation (TAN) of aerial vehicles to be a hot research of interest. In order to determine the pose parameters of aerial vehicles, it is common to integrate inertial measurements from an Inertial Measurement Unit (IMU) with visual observations based on Simultaneous Localization and Mapping (SLAM) algorithms. In these methods, the pose parameters of the vehicle, as well as the 3D positions of all landmarks are jointly estimated. Refereeing to complexity and time consuming of existing methods, in this paper we proposed a method for multisensor based navigation of aerial vehicles which is to determine precise pose parameters of the vehicle in real time. The pose estimation strategy has been tested on a number of different sites and experimental results proved the feasibility and robustness of the proposed method. proposed method is almost 170 times faster than Kernel-RX method, which makes it suitable for real time applications