Ensayo de técnicas de localización y seguimiento visual para vehículos aéreos no tripulados

Abstract

Los vehículos aéreos no tripulados (UAV) han demostrado recientemente un gran rendimiento en la recopilación de datos visuales a través de la exploración y el mapeo autónomos, que se utilizan ampliamente en aplicaciones de reconocimiento, vigilancia y adquisición de objetivos (RSTA). El objetivo principal de este proyecto es el ensayo mediante simulación de un sistema basado en visión a bordo para UAV de bajo costo para rastrear de forma autónoma un objetivo en movimiento. Se planteará el seguimiento visual en tiempo real mediante el uso de un algoritmo de detección de objetos llamado SIFT. Para apuntar al objetivo seleccionado durante los vuelos se utiliza una cámara con cardán de 3 ejes con unidad de medida inercial (IMU). Para la simulación se hará uso de Gazebo, un simulador de entornos 3D, de código abierto, que permite evaluar el comportamiento de robots en un mundo virtual. En este proyecto se parte del trabajo realizado por Isidro Marcelo Jáñez Vaz en su TFG ([1]). Creó un entorno de simulación, donde incluyó un modelo 3D del sistema diseñado, formado por un quadrotor, un gimbal de tres ejes y una cámara. También resolvió el control de vuelo de dicho sistema y el control en posición del gimbal. ROS, un entorno de trabajo gratuito para el desarrollo de software para robots, será la herramienta utilizada para la implementación del algoritmo de detección y del control del gimbal para que este realice el seguimiento del objetivo deseado.

Unmanned aerial vehicles (UAVs) have recently demonstrated high performance in visual data collection through autonomous scanning and mapping, which are widely used in reconnaissance, surveillance and target acquisition (RSTA) applications. The main objective of this project is to perform a simulation test of an on-board vision-based system for low-cost UAVs to autonomously track a moving target. Real-time visual tracking will be achieved by using an object detection algorithm called SIFT. A 3-axis gimbal camera with an inertial measurement unit (IMU) is used to point the selected target during flights. For the simulation we will make use of Gazebo, an open-source 3D environment simulator, which allows to evaluate the behavior of robots in a virtual world. In this project we start from the work done by Isidro Marcelo Jáñez Vaz in his TFG. He created a simulation environment, where he included a 3D model of the designed system, consisting of a quadrotor, a three-axis gimbal and a camera. The flight control of the system and the position control of the gimbal are also solved. ROS, a free framework for the development of software for robots, will be the tool used to implement the detection algorithm and the control of the gimbal to track the desired target.