Drones Guiding Drones: Cooperative Navigation of a Less-Equipped Micro Aerial Vehicle in Cluttered Environments

要約

雑然とした未知の環境で無人航空機 (UAV) を確実に配備するには、障害物を回避するための正確なセンサーが必要です。
産業グレードの信頼性と精度が必要な場合、このような要件により、積載量が制限された安価で超小型の車両の使用が制限されます。
この論文では、望ましい障害物回避能力を維持しながら、重くて高価な障害物センサーを UAV チームの別のメンバーに運ぶ必要性を軽減する可能性を調査します。
障害物感知要件を最小限の二次 UAV から優れた一次 UAV にオフロードする新しい協調誘導フレームワークが提案されています。
プライマリ UAV は環境の高密度の占有マップを構築し、両方の UAV の衝突のない経路を計画して、目的のセカンダリ UAV の目標に確実に到達します。
プライマリ UAV は、光検出測距 (LiDAR) ベースの相対位置特定を使用して UAV を追跡しながら、セカンダリ UAV が計画された経路に従うようにガイドします。
提案されたアプローチは、3D LiDAR を搭載したプライマリ UAV とカメラを搭載したセカンダリ UAV の異種混合チームによる実世界の実験で検証されました。このチームは、提案されたフレームワークが完全に実行され、未知の乱雑な全地球航法衛星システム (GNSS) が拒否された環境を自律的に移動します。
UAVに搭載されています。

要約(オリジナル)

Reliable deployment of Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) in cluttered unknown environments requires accurate sensors for obstacle avoidance. Such a requirement limits the usage of cheap and micro-scale vehicles with constrained payload capacity if industrial-grade reliability and precision are required. This paper investigates the possibility of offloading the necessity to carry heavy and expensive obstacle sensors to another member of the UAV team while preserving the desired obstacle avoidance capability. A novel cooperative guidance framework offloading the obstacle sensing requirements from a minimalistic secondary UAV to a superior primary UAV is proposed. The primary UAV constructs a dense occupancy map of the environment and plans collision-free paths for both UAVs to ensure reaching the desired secondary UAV’s goal. The primary UAV guides the secondary UAV to follow the planned path while tracking the UAV using Light Detection and Ranging (LiDAR)-based relative localization. The proposed approach was verified in real-world experiments with a heterogeneous team of a 3D LiDAR-equipped primary UAV and a camera-equipped secondary UAV moving autonomously through unknown cluttered Global Navigation Satellite System (GNSS)-denied environments with the proposed framework running completely on board the UAVs.

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