Modelado e implementación de sistemas de navegación aérea autónoma basada en visión artificial.

Abstract

En la presente tesis se desarrollaron los algoritmos de navegación autónoma que incorporan el procesamiento digital de video, conocido como “Vision in the Loop”. Para llevar adelante esta investigación se utilizaron aeronaves no tripuladas clase I, del tipo helicóptero de cuatro y seis rotores, con su sistema de adquisición de datos inerciales, barométricos, de GPS y una cámara en el espectro visible y otra en el infrarrojo. La determinación de la trayectoria se obtuvo por medio de la fusión de los datos de las medidas inerciales, barómetro, GPS y video en un estimador de Kalman. Para el testeo de los algoritmos se realizaron varias pruebas de campo y también se desarrolló un sistema de simulación de vuelo del helicóptero, generando todas las variables inerciales, barométricas, de GPS y de video, utilizando para ello los mapas digitales del área de realización de los vuelos. Para la identificación de las referencias durante el vuelo se utilizó el viejo helipuerto ubicado en la Plaza de Armas del Instituto de Investigaciones Científicas y Técnicas para la Defensa, junto con un Punto de Referencia Topográfico (patrón secundario) cerca del mismo. Finalmente se extraen las conclusiones referidas a las mejoras en el posicionamiento por empleo de esta técnica.

The objective of this thesis is the development of autonomous navigation algorithms that incorporate digital video processing, known as “Vision in the Loop”. Class 1 (one) unmanned aircraft, DRONES type with four and six rotors were used to carry out this investigation. These aircraft were instrumented with a data acquisition system composed of: an inertial measurement unit with magnetometer, a barometric sensor, a GPS receiver, and a video camera in the infrared spectrum. The determination of the trajectory was obtained by fusion the measurements of the data acquisition system in a Kalman estimator. To test the algorithms, several field tests were carried out, and a DRONE flight simulation system was also developed. This simulator generate all variables of data acquisition system (inertial, barometric, GPS position and the video images), using for this the digital maps of the area where the flights was carried out. For the identification of the references during the flight, the old heliport located in the Main Square of the Institute of Scientific and Technical Research for Defense was used, together with a Topographic Reference Point (secondary pattern) near it. Finally, conclusions are drawn about improvements in positioning through the use of this technique.