Stereoskopische Bewegungsschätzung zur optisch gestützten Navigation von unbemannten Luftfahrzeugen

Kurzfassung

Für den Einsatz von unbemannten Luftfahrzeugen (UAVs) in Katastrophenszenarien untersucht und entwickelt das DLR-Institut für Flugsystemtechnik Technologien zur verbesserten Navigation. Ein wichtiges Forschungsthema ist die Erhöhung der Robustheit von satellitenbasierten Verfahren bei temporären Signalabschattungen. Empfangsstörungen von globalen Satellitennavigationssystemen (GNSS) treten insbesondere in der Nähe von Gebäuden oder anderen Umgebungshindernissen auf. Insbesondere bei zukünftigen Einsätzen von kleinen UAVs in Bodennähe, in Schluchten oder innerhalb von Gebäuden sind daher Verbesserungen an heutigen Navigationsverfahren erforderlich, da die für diese Klasse von Systemen verfügbaren Inertialnavigationssysteme (INS) nach heutigem Stand der Technik keine ausreichende Genauigkeit aufweisen. In diesem Zusammenhang werden die aus der Robotik bekannten Bildverarbeitungsverfahren zur Eigenbewegungsschätzung auf ihre Eignung als zusätzliche Stützung von Navigationsfiltern untersucht. Somit können Kameras an Bord des UAVs als zusätzlicher Navigationssensor eingesetzt werden. Idealerweise vermindert die Kombination von INS und Kamera inklusive geeigneter Bildverarbeitungsalgorithmen die Drift der Flugzustandsschätzung. Dadurch werden längere Störungen des GNSS-Empfangs kompensierbar.In diesem Kontext beschreibt dieser Artikel die grundlegenden Verfahren der Bildauswertung, wobei der Schwerpunkt die Stereobildauswertung ist. Anschließend werden Bilddaten aus Flugversuchen mit einem unbemannten Hubschrauber ausgewertet und es wird erörtert, inwieweit die optischen Verfahren zur Bewegungsschätzung zur Stützung eines Navigationsfilters anwendbar sind.