Integrated architecture for vision-based indoor localization and mapping of a quadrotor micro-air vehicle

摘要

Atualmente os sistemas de pilotagem autónoma de quadricópteros estão a ser desenvolvidos deforma a efetuarem navegação em espaços exteriores, onde o sinal de GPS pode ser utilizadopara definir waypoints de navegação, modos de position e altitude hold, returning home, entre outros.Contudo, o problema de navegação autónoma em espaços fechados sem que se utilize um sistemade posicionamento global dentro de uma sala, subsiste como um problema desafiante e sem soluçãofechada. Grande parte das soluções são baseadas em sensores dispendiosos, como o LIDAR ou comosistemas de posicionamento externos (p.ex. Vicon, Optitrack). Algumas destas soluções reservam acapacidade de processamento de dados dos sensores e dos algoritmos mais exigentes para sistemasde computação exteriores ao veículo, o que também retira a componente de autonomia total que sepretende num veículo com estas características.O objetivo desta tese pretende, assim, a preparação de um sistema aéreo não-tripulado de pequenoporte, nomeadamente um quadricóptero, que integre diferentes módulos que lhe permitam simultânealocalização e mapeamento em espaços interiores onde o sinal GPS ´e negado, utilizando, para tal, umacâmara RGB-D, em conjunto com outros sensores internos e externos do quadricóptero, integradosnum sistema que processa o posicionamento baseado em visão e com o qual se pretende que efectue,num futuro próximo, planeamento de movimento para navegação.O resultado deste trabalho foi uma arquitetura integrada para análise de módulos de localização, mapeamentoe navegação, baseada em hardware aberto e barato e frameworks state-of-the-art disponíveisem código aberto. Foi também possível testar parcialmente alguns módulos de localização, sob certascondições de ensaio e certos parâmetros dos algoritmos. A capacidade de mapeamento da frameworktambém foi testada e aprovada. A framework obtida encontra-se pronta para navegação, necessitandoapenas de alguns ajustes e testes.