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Autonomous Vision-based Micro Air Vehicle for Indoor and Outdoor Navigation

Schmid, Korbinian und Lutz, Philipp und Tomić, Teodor und Mair, Elmar und Hirschmüller, Heiko (2014) Autonomous Vision-based Micro Air Vehicle for Indoor and Outdoor Navigation. Journal of Field Robotics, 31 (4), Seiten 537-570. Wiley. doi: 10.1002/rob.21506. ISSN 1556-4959.

[img] PDF - Nur DLR-intern zugänglich
6MB

Offizielle URL: http://dx.doi.org/10.1002/rob.21506

Kurzfassung

Micro air vehicles have become very popular in recent years. Autonomous navigation of such systems plays an important role in many industrial applications as well as in search-and-rescue scenarios. We present a quadrotor that performs autonomous navigation in complex indoor and outdoor environments. An operator selects target positions in the onboard map and the system autonomously plans an obstacle-free path and flies to these locations. An onboard stereo camera and inertial measurement unit are the only sensors. The system is independent of external navigation aids such as GPS. No assumptions are made about the structure of the unknown environment. All navigation tasks are implemented onboard the system. A wireless connection is only used for sending images and a three-dimensional (3D) map to the operator and to receive target locations. We discuss the hardware and software setup of the system in detail. Highlights of the implementation are the field-programmable-gate-array-based dense stereo matching of 0.5 Mpixel images at a rate of 14.6 Hz using semiglobal matching, locally drift-free visual odometry with key frames, and sensor data fusion with compensation of measurement delays of 220 ms. We show the robustness of the approach in simulations and experiments with ground truth. We present the results of a complex, autonomous indoor/outdoor flight and the exploration of a coal mine with obstacle avoidance and 3D mapping.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/93577/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Autonomous Vision-based Micro Air Vehicle for Indoor and Outdoor Navigation
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Schmid, KorbinianKorbinian.Schmid (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lutz, Philippphilipp.lutz (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Tomić, Teodorteodor.tomic (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Mair, ElmarDLRNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hirschmüller, Heikoheiko.hirschmueller (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:Juli 2014
Erschienen in:Journal of Field Robotics
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:31
DOI:10.1002/rob.21506
Seitenbereich:Seiten 537-570
Verlag:Wiley
Name der Reihe:Special Issue on Low Altitude Flight of UAVs
ISSN:1556-4959
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Multicopter, autonomous navigation, sensor data fusion, search and rescue, MAV, visual navigation, mapping
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Technik für Raumfahrtsysteme
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R SY - Technik für Raumfahrtsysteme
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Vorhaben Multisensorielle Weltmodellierung (alt)
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Robotik und Mechatronik (ab 2013) > Perzeption und Kognition
Hinterlegt von: Schmid, Korbinian
Hinterlegt am:07 Jan 2015 14:09
Letzte Änderung:29 Nov 2023 11:55

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