Vision-based control for landing an aerial vehicle on a marine vessel

要約

この研究では、画像ベースのビジュアル サーボ制御を使用して、移動プラットフォーム上での単純なクアッドローターに代表される航空機の着陸問題に取り組んでいます。
まず、クアッドローター航空機の数学的モデルが導入され、次にインナーループ制御の設計が続きます。
第 2 段階では、テクスチャ付きターゲット平面上の画像特徴を利用して、視覚ベースの制御則を導き出します。
着陸ターゲット内に存在する一連のランドマークの球重心の画像は位置測定として使用され、並進オプティカル フローは速度測定として使用されます。
ビジョンベースのシステムの運動学は、観察可能な特徴の観点から表現され、提案された制御則は、ビジョンシステムとターゲット間の未知の距離を推定することなく収束を保証し、厳密に正の距離を保つことも保証され、望ましくない衝突を回避します。
提案された制御則のパフォーマンスは、MATLAB および 3 次元シミュレーション ソフトウェア Gazebo で評価されます。
クアッドローター UAV のシミュレーション結果は、移動ターゲットのさまざまな速度プロファイルに対して提供され、提案されたコントローラーの堅牢性を示しています。

要約(オリジナル)

This work addresses the landing problem of an aerial vehicle, exemplified by a simple quadrotor, on a moving platform using image-based visual servo control. First, the mathematical model of the quadrotor aircraft is introduced, followed by the design of the inner-loop control. At the second stage, the image features on the textured target plane are exploited to derive a vision-based control law. The image of the spherical centroid of a set of landmarks present in the landing target is used as a position measurement, whereas the translational optical flow is used as velocity measurement. The kinematics of the vision-based system is expressed in terms of the observable features, and the proposed control law guarantees convergence without estimating the unknown distance between the vision system and the target, which is also guaranteed to remain strictly positive, avoiding undesired collisions. The performance of the proposed control law is evaluated in MATLAB and 3-D simulation software Gazebo. Simulation results for a quadrotor UAV are provided for different velocity profiles of the moving target, showcasing the robustness of the proposed controller.

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