Localization matters too: How localization error affects UAV flight

要約

無人航空機 (UAV) の最大安全飛行速度は、さまざまなタスクを完了する際の効率を測定するための重要な指標です。
この指標は、UAV 位置推定エラー、知覚範囲、システム遅延などの多数のパラメーターの影響を受けます。
しかし、位置推定エラーに関しては、UAV の位置推定能力の向上に特化した研究が数多く行われていますが、速度への影響に関する定量的な研究は不足しています。
この作業では、UAV のさまざまなパラメーターとその最大飛行速度の関係をモデル化します。
私たちは、UAV がすぐ前方にある障害物を素早く回避し、回避後に素早く方向を変える必要がある、密林の中を航行するのと同様のシナリオを考えます。
このシナリオに基づいて、位置推定誤差などのパラメーターが UAV 飛行中の最大安全速度にどのように影響するか、およびこれらのパラメーター間の結合関係を研究しました。
さらに、シミュレーション環境でモデルを検証したところ、予測された最大安全速度の誤差はテスト速度と比較して 20% 未満であることが結果からわかりました。
高密度の状況では、位置特定エラーが UAV の最大安全飛行速度に大きな影響を与えます。
このモデルは、設計者がより適切なソフトウェアとハ​​ードウェアを利用して UAV システムを構築するのに役立ちます。

要約(オリジナル)

The maximum safe flight speed of a Unmanned Aerial Vehicle (UAV) is an important indicator for measuring its efficiency in completing various tasks. This indicator is influenced by numerous parameters such as UAV localization error, perception range, and system latency. However, in terms of localization errors, although there have been many studies dedicated to improving the localization capability of UAVs, there is a lack of quantitative research on their impact on speed. In this work, we model the relationship between various parameters of the UAV and its maximum flight speed. We consider a scenario similar to navigating through dense forests, where the UAV needs to quickly avoid obstacles directly ahead and swiftly reorient after avoidance. Based on this scenario, we studied how parameters such as localization error affect the maximum safe speed during UAV flight, as well as the coupling relationships between these parameters. Furthermore, we validated our model in a simulation environment, and the results showed that the predicted maximum safe speed had an error of less than 20% compared to the test speed. In high-density situations, localization error has a significant impact on the UAV’s maximum safe flight speed. This model can help designers utilize more suitable software and hardware to construct a UAV system.

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