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Optical-Aided Aircraft Navigation using Decoupled Visual SLAM with Range Sensor Augmentation

Andert, Franz und Ammann, Nikolaus Alexander und Krause, Stefan und Lorenz, Sven und Bratanov, Dmitry und Mejias Alvarez, Luis (2017) Optical-Aided Aircraft Navigation using Decoupled Visual SLAM with Range Sensor Augmentation. Journal of Intelligent & Robotic Systems, 88 (2-4), Seiten 547-565. Springer. doi: 10.1007/s10846-016-0457-6. ISSN 0921-0296.

Dieses Archiv kann nicht den Volltext zur Verfügung stellen.

Offizielle URL: http://link.springer.com/journal/10846

Kurzfassung

This paper presents an optical-aided navigation method for automatic flights where satellite navigation might be disturbed. The proposed solution follows common approaches where satellite position updates are replaced with measurements from environment sensors such as a camera, lidar or radar as required. The alternative positioning is determined by a localization and mapping (SLAM) algorithm that handles 2D feature inputs from monocular camera images as well as 3D inputs from camera images that are augmented by range measurements. The method requires neither known landmarks nor a globally flat terrain. Beside the visual SLAM algorithm, the paper describes how to generate 3D feature inputs from lidar and radar sources and how to benefit from both monocular triangulation and 3D features. Regarding state estimation, the approach decouples visual SLAM from the filter updates. This allows software and hardware separation, i.e. visual SLAM computations on powerful hardware while the main filter can be installed on real-time hardware with possible lower capabilities. The localization quality in case of satellite dropouts is tested with data sets from manned and unmanned flights with different sensors while keeping all parameters constant. The tests show the applicability of this method in flat and hilly terrain and with different path lengths from few hundred meters to many kilometers. The relative navigation achieves an accumulation error of 1-6% of distance traveled depending on the flight scenario. In addition to the flights, the paper discusses flight profile limitations when optical navigation methods are used.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/112469/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Optical-Aided Aircraft Navigation using Decoupled Visual SLAM with Range Sensor Augmentation
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Andert, FranzFranz.Andert (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-1638-7735NICHT SPEZIFIZIERT
Ammann, Nikolaus AlexanderNikolaus.Ammann (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-6091-4478NICHT SPEZIFIZIERT
Krause, Stefanstefan.krause (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-6969-0036NICHT SPEZIFIZIERT
Lorenz, SvenSven.Lorenz (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-2133-227XNICHT SPEZIFIZIERT
Bratanov, Dmitrydmitry.bratanov (at) qut.edu.auNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Mejias Alvarez, Luisluis.mejias (at) qut.edu.auNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:14 Januar 2017
Erschienen in:Journal of Intelligent & Robotic Systems
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:88
DOI:10.1007/s10846-016-0457-6
Seitenbereich:Seiten 547-565
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
Valavanis, Kimon P.Kimon.valavanis (at) du.eduNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Verlag:Springer
ISSN:0921-0296
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Unmanned Aircraft; Optical-Aided Navigation; Simultaneous Localization and Mapping; Sensor Fusion
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:Flugzeuge
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L AR - Aircraft Research
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - Systeme und Kabine (alt)
Standort: Braunschweig
Institute & Einrichtungen:Institut für Flugsystemtechnik > Unbemannte Luftfahrzeuge
Hinterlegt von: Andert, Dr.-Ing. Franz
Hinterlegt am:25 Okt 2017 08:53
Letzte Änderung:02 Nov 2023 15:06

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