Elementare Aufgabe unbemannter Luftfahrzeuge (UAV) ist die Positions- und Lageschätzung des Systems. Einen speziellen Anwendungsbereich stellt die automatische Positionshaltung solcher Systeme dar. Ein üblicher Ansatz hierzu basiert auf der Nutzung von GPS (Global Positioning System), wobei jedoch die Verfügbarkeit nicht immer gegeben ist. Es 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) vollständig 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 rückgekoppelte Positions- und Lageregelung (Closed-Loop Control). Es wird gezeigt, wie hiermit eine genaue Positionshaltung des Systems auch in GPS-gestörten Bereichen ermöglicht wird. Der besondere Ansatz liegt im Entwurf und der Umsetzung der Algorithmen. Diese werden ausschließlich innerhalb einer Simulationsumgebung entwickelt, in welcher das reale UAV, die Sensoren und die Umgebungsbedingungen vollständig in einer virtuellen Realität abgebildet sind. Durch diese Methode stehen zu jeder Zeit Referenzdaten (Ground-Truth) zur Analyse und Verfeinerung der Algorithmen von Positions- und Lageschätzung zur Verfügung. Erst nach dieser simulationsbasierten Verifikation werden die Ergebnisse "Software in the Loop" auf das reale UAV, einen Hexacopter, portiert.
Musterbasierte optische Positionsschätzung zur Regelung eines micro-UAV - ein simulationsbasierter Ansatz
2013
12 Seiten, 9 Bilder, 9 Quellen
Conference paper
German
POSITIONSSCHÄTZUNG FÜR PERMANENTMAGNET-SYNCHRONMASCHINENMITTELS ROTORFLUSS-RAUMVEKTORIDENTIFIKATION
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