EnglishΕλληνικά
Εκτίμηση θέσης και προσανατολισμού 6-DOF χωρίς GPS, με camera features και sensor fusion από IMU
Σύστημα εντοπισμού θέσης χωρίς GPS, το οποίο εκτιμά τη θέση, το υψόμετρο και τον προσανατολισμό ενός drone από εικόνα και δεδομένα των onboard αισθητήρων κίνησης. Αναπτύχθηκε στο πλαίσιο της πτυχιακής εργασίας Autonomous UAV Tracking και παρέχει αξιόπιστη εκτίμηση της στάσης του αεροσκάφους όταν το GPS δεν είναι διαθέσιμο.
Κάθε καρέ της κάμερας συγκρίνεται με γεωαναφερμένα map tiles. Το SuperPoint εντοπίζει διακριτά οπτικά χαρακτηριστικά και το SuperGlue τα αντιστοιχίζει ανάμεσα στην live εικόνα και τον χάρτη. Επειδή τα tiles έχουν γνωστή κλίμακα στον πραγματικό κόσμο, οι αντιστοιχίσεις μετατρέπονται σε σημεία αναφοράς για την εκτίμηση θέσης, προσανατολισμού και υψομέτρου. Solver Perspective-n-Point (PnP), σε συνδυασμό με RANSAC για την απόρριψη λανθασμένων αντιστοιχίσεων, παράγει την τελική εκτίμηση της απόλυτης στάσης.
Οι εκτιμήσεις από την κάμερα συνδυάζονται με τις μετρήσεις της IMU σε Extended Kalman Filter (EKF). Τα δεδομένα επιταχυνσιόμετρου και γυροσκοπίου προβλέπουν την κίνηση του αεροσκάφους ανάμεσα στα καρέ, ενώ οι αξιόπιστες οπτικές αντιστοιχίσεις διορθώνουν την πρόβλεψη. Έτσι η εκτίμηση παραμένει ομαλή και συνεχής ακόμη κι όταν η κάμερα χάνει προσωρινά καλή αντιστοίχιση.
Το σύστημα έχει υλοποιηθεί με OpenCV, ενσωματώνεται με PX4 flight controller και μπορεί να λειτουργεί παράλληλα με πλοήγηση βασισμένη σε GPS. Ενεργοποιείται αυτόματα όταν η ποιότητα του GPS πέσει κάτω από ρυθμιζόμενο όριο. Dynamic resolution scaling διατηρεί διαχειρίσιμο τον φόρτο όταν ο εντοπισμός θέσης εκτελείται μαζί με object detection και tracking.