Алгоритм навигации беспилотного летательного аппарата на основе улучшенного алгоритма одновременной локализации и картографирования с адаптивным локальным диапазоном наблюдения

ISSN 0236-3933. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Приборостроение. 2017. № 3

УДК 681.5 + 007

DOI: 10.18698/0236-3933-2017-3-76-94

АЛГОРИТМ НАВИГАЦИИ БЕСПИЛОТНОГО ЛЕТАТЕЛЬНОГО

АППАРАТА НА ОСНОВЕ УЛУЧШЕННОГО АЛГОРИТМА

ОДНОВРЕМЕННОЙ ЛОКАЛИЗАЦИИ И КАРТОГРАФИРОВАНИЯ

С АДАПТИВНЫМ ЛОКАЛЬНЫМ ДИАПАЗОНОМ НАБЛЮДЕНИЯ

Кэ Кэ Гэн

jsgengke@126.com

Н.А. Чулин

nchulin@bmstu.ru

МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, Российская Федерация

Аннотация

Ключевые слова

Предложено улучшить алгоритм одновременной лока-

лизации и картографирования с расширенным филь-

тром Калмана (Extended Kalman Filter for Simultaneous

Localization and Mapping, EKF–SLAM), что позволяет

при достаточной точности локализации в сложной

среде существенно сократить объемы необходимых

вычислений путем адаптации диапазона наблюдения в

режиме реального времени в трехмерных средах для

беспилотных летательных аппаратов (БПЛА). Построе-

на облачно-точечная карта окружающей среды и вы-

числены координаты характерных точек среды восьми-

точечным нормированным алгоритмом на основе

монокулярного компьютерного зрения. Улучшения до-

стигнуты с помощью адаптивного динамического огра-

ничения текущих размеров наблюдаемой части окру-

жающей среды и числа наблюдаемых ориентиров для

коррекции позиционирования летательных аппаратов.

Результаты моделирования показывают, что предло-

женный метод, существенно сокращающий объемы

вычислений при сохранении точности локализации,

может быть применен для навигации беспилотного

летательного аппарата

Беспилотный летательный

аппарат, улучшенный алгоритм

EKF–SLAM, ассоциация данных,

характерные точки

Поступила в редакцию 17.03.2016

В настоящее время беспилотные летательные аппараты (БПЛА) используются

достаточно широко и разнообразно. Однако их использование ограничено, в

основном, режимами «ручного» дистанционного управления с пульта оператора

и прохождения точек маршрута в простой (свободной от препятствий) среде.

Актуальной является задача разработки системы управления, позволяющей

осуществлять автономный полет по заданному маршруту. Один из ключевых

вопросов в решении этой задачи — динамическое планирование маршрута в

сложной среде, т. е. в пространстве, содержащем как заранее известные, так и

неизвестные объекты, которые могут использоваться как ориентиры, но одно-

временно представляют собой препятствия при движении. Из возможных под-

ходов к решению проблемы планирования маршрута в последнее десятилетие