Vizuálně-inerciální odometrie pro stabilizaci UAV

Abstract

Táto diplomová práca sa zaoberá vývojom systému pre estimáciu polohy bezpilotného lietadla v priestore bez použitia GNSS (Global navigation satellite system). K estimácií polohy bezpilotného prostriedku v priestore sú použité dáta z obrazových a inerciálnych senzorov. V práci sú popísané rôzne spôsoby určovania polohy pomocou vizuálnej a inerciálnej odometrie. V ďalšej časti práce je popísaný výber vhodného kamerového senzoru a palubného počítača. Taktiež je popísaný výber vhodného operačného systému, distribúcie ROS-u (Robot Operating System) a vhodného algoritmu pre spracovanie vizuálnych a inerciálnych dát. Pre získavanie telemetrických dát a základné ovládanie bezpilotného prostriedku v priestore bol navrhnutý ROS node (uzol), ktorý bol otestovaný v simulačnom prostredí Gazebo s PX4-SITL. S navrhnutým systémom boli vykonané experimenty porovnania presnosti určovania polohy oproti GNSS v reálnom prostredí. Z dosiahnutých výsledkov je možné konštatovať, že vizuálna odometria dosahuje veľmi dobré výsledky v porovnaní s GNSS.This master's thesis deals with the development of a system for estimating the position of an unmanned aerial vehicle in space without using GNSS (Global navigation satellite system). Visual and inertial data are employed for the position estimation of the unmanned aerial vehicle in space. The thesis describes various methods of determining the position using visual and inertial odometry. In the subsequent part of the thesis, the selection of a suitable camera sensor and onboard computer is discussed. The choice of an appropriate operating system, ROS (Robot Operating System) distribution, and a suitable algorithm for processing visual and inertial data is also described. To acquire telemetry data and basic control of an unmanned vehicle in space, a ROS node was implemented, which was tested in the Gazebo simulation environment with PX4-SITL. With the designed system experiments of comparing the accuracy of position determination against GNSS was done in real enviroment. From the achieved results, it can be concluded that visual odometry achieves very good results compared to GNSS.