The collaboration of unmanned aerial vehicles (UAVs), also known as aerial swarm, has become a popular research topic for its practicality and flexibility in plenty of scenarios. However, one of the most fundamental components for autonomous aerial swarm systems in GPS-denied areas, the robust decentralized relative state estimation, remains to be an extremely challenging research topic. In order to address this research niche, the Omni-swarm, an aerial swarm system with decentralized Omni-directional visual-inertial-UWB state estimation, which features robustness, accuracy, and global consistency, is proposed in this paper. We introduce a map-based localization method using deep learning tools to perform relative localization and re-localization within the aerial swarm while achieving the fast initialization and maintaining the global consistency of state estimation. Furthermore, to overcome the sensors' visibility issues with the limited field of view (FoV), which severely affect the performance of the state estimation, Omni-directional sensors, including fisheye cameras and ultra-wideband (UWB) sensors, are adopted. The state estimation module, together with the planning and the control modules, is integrated on the aerial system with Omni-directional sensors to attain the Omni-swarm, and extensive experiments are performed to verify the validity and examine the performance of the proposed framework. According to the experiment result, the proposed framework can achieve centimeter-level relative state estimation accuracy while ensuring global consistency.


翻译:无人驾驶飞行器(无人驾驶飞行器)(又称空中群温)的协作,因其在大量假设情景中的实际性和灵活性而成为流行的研究课题,但作为全球定位系统封闭区自主空中群温系统最根本的组成部分之一,强分散相对状态估计,仍然是极具挑战性的研究课题。为了解决这一研究领域,由分散的Omni-方向直观-内皮-UWB国家估计组成的空中群温系统Omni-方向性视觉-直观-光学-UWB国家估计,它具有稳健性、准确性和全球一致性。我们采用了基于地图的本地化方法,利用深层学习工具,在空中群居区进行相对本地化和重新定位,同时实现快速初始化和保持全球国家估计的一致性。此外,在有限的视野领域(FoV)克服传感器的可见度问题,这严重影响了国家估计的性能,Omni-方向传感器,包括鱼眼摄影机和超广域频谱传感器。我们采用了以地图为基础的本地化方法,同时在空中一级进行规划和控制模块的同时,还进行了广泛的空中检测。

0
下载
关闭预览

相关内容

状态估计根据可获取的量测数据估算动态系统内部状态的方法。对系统的输入和输出进行量测而得到的数据只能反映系统的外部特性,而系统的动态规律需要用内部(通常无法直接测量)状态变量来描述。因此状态估计对于了解和控制一个系统具有重要意义。
专知会员服务
44+阅读 · 2020年12月18日
【干货书】机器学习速查手册,135页pdf
专知会员服务
127+阅读 · 2020年11月20日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
158+阅读 · 2019年10月12日
开源书:PyTorch深度学习起步
专知会员服务
51+阅读 · 2019年10月11日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
181+阅读 · 2019年10月11日
【新书】Python编程基础,669页pdf
专知会员服务
196+阅读 · 2019年10月10日
【电子书推荐】Data Science with Python and Dask
专知会员服务
44+阅读 · 2019年6月1日
计算机 | 入门级EI会议ICVRIS 2019诚邀稿件
Call4Papers
10+阅读 · 2019年6月24日
【泡泡汇总】CVPR2019 SLAM Paperlist
泡泡机器人SLAM
14+阅读 · 2019年6月12日
计算机 | USENIX Security 2020等国际会议信息5条
Call4Papers
7+阅读 · 2019年4月25日
CCF A类 | 顶级会议RTSS 2019诚邀稿件
Call4Papers
10+阅读 · 2019年4月17日
计算机 | CCF推荐期刊专刊信息5条
Call4Papers
3+阅读 · 2019年4月10日
【泡泡一分钟】LIMO:激光和单目相机融合的视觉里程计
泡泡机器人SLAM
12+阅读 · 2019年1月16日
美国化学会 (ACS) 北京代表处招聘
知社学术圈
11+阅读 · 2018年9月4日
Arxiv
0+阅读 · 2021年4月30日
Arxiv
4+阅读 · 2017年11月4日
VIP会员
相关VIP内容
专知会员服务
44+阅读 · 2020年12月18日
【干货书】机器学习速查手册,135页pdf
专知会员服务
127+阅读 · 2020年11月20日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
158+阅读 · 2019年10月12日
开源书:PyTorch深度学习起步
专知会员服务
51+阅读 · 2019年10月11日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
181+阅读 · 2019年10月11日
【新书】Python编程基础,669页pdf
专知会员服务
196+阅读 · 2019年10月10日
【电子书推荐】Data Science with Python and Dask
专知会员服务
44+阅读 · 2019年6月1日
相关资讯
计算机 | 入门级EI会议ICVRIS 2019诚邀稿件
Call4Papers
10+阅读 · 2019年6月24日
【泡泡汇总】CVPR2019 SLAM Paperlist
泡泡机器人SLAM
14+阅读 · 2019年6月12日
计算机 | USENIX Security 2020等国际会议信息5条
Call4Papers
7+阅读 · 2019年4月25日
CCF A类 | 顶级会议RTSS 2019诚邀稿件
Call4Papers
10+阅读 · 2019年4月17日
计算机 | CCF推荐期刊专刊信息5条
Call4Papers
3+阅读 · 2019年4月10日
【泡泡一分钟】LIMO:激光和单目相机融合的视觉里程计
泡泡机器人SLAM
12+阅读 · 2019年1月16日
美国化学会 (ACS) 北京代表处招聘
知社学术圈
11+阅读 · 2018年9月4日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员