Musterbasierte optische Positionsschatzung zur Regelung eines micro-UAV - ein simulationsbasierter Ansatz

摘要

Unbemannte Luftfahrzeuge (engl. UAV Unmanned Aerial Vehicle) besetzen heute schon einen wichtigen und zunehmenden Bereich der wissenschaftlichen Forschung. Dabei ist die Autonomisierung eines der aktuellsten Forschungsthemen auf dem Gebiet der Robotik. Elementare Aufgabe ist die Positions- und Lageschatzung des unbemannten Systems. Einen speziellen Anwendungsbereich stellt die automatische Positionshaltung solcher Systeme dar. Ein ublicher Ansatz hierzu basiert auf der Nutzung von GPS (Global Positioning System), wobei jedoch die Verfugbarkeit nicht immer gegeben ist. In diesem Beitrag wird ein Verfahren vorgestellt, mit dem die 6 Freiheitsgrade eines VTOL (Vertical Take-Off and Landing)-UAV auf Basis einer Monokular-Kamera und einer IMU (Inertial-Measurement-Unit) vollstandig beschrieben werden. Dabei erfolgt die Bestimmung der Kameraeigenbewegung (Egomotion) durch eine Bildmustererkennung. Zur Filterung und Stabilisierung der Egomotion-Ergebnisse wird eine Sensorfusion mit den IMU-Daten umgesetzt. Auf Basis dieser Bewegungsdaten folgt eine ruckgekoppelte Positionsund Lageregelung (Closed-Loop Control). Es wird gezeigt, wie hiermit eine genaue Posi-tionshaltung des Systems auch in GPS-gestorten Bereichen ermoglicht wird.