Coordinated target detection and tracking by drones using distance and vision

Robot otonomisi, çevreyi algılayarak hedefleri gerçekleştirme ve insan müdahalesi olmadan gerekli eylemlere karar verme yeteneğini ifade eder. Otonom hava robotları günlük hayatımızda büyük avantajlar sunsa da çevrimiçi yer tespiti ve kontrol, hava robotu uygulamalarının önündeki en büyük zorluk olmaya devam etmektedir. Tek robot uygulamaları için, GPS ve hareket yakalama (mocap) sistemleri, sırasıyla dış mekân ve iç mekân uygulamaları için kullanılabilir. Ancak çok robotlu sistemler söz konusu olduğunda, göreli lokalizasyon probleminin tek robot lokalizasyon probleminin ötesinde çözülmesi gerekmektedir. Ayrıca, GPS sinyalleri her yerde mevcut değildir ve mocap sistemleri, çoklu robot sistemlerinin uygulama alanını sınırlar. Endüstriyel uygulama senaryolarından motive alarak, drone'ların yerelleştirme için herhangi bir harici altyapı kullanmadığı çoklu drone sistemlerinde göreceli lokalizasyon ve yerleştirme problemini ele alıyoruz. Ultra geniş bant (UWB) mesafe sensöründen oluşan bir hedef nesneye kenetlemeyi amaçlayan iki dronlu bir sistem düşünüyoruz. İHA'lar UWB sensörleri ve kameraları ile donatılmış olup, GPS, manyetometre sensörleri ve harici altyapıların yokluğunda hedef nesneyi lokalize etmeye ve önceden tanımlanmış bir konfigürasyonda etrafına kenetlenmeye çalışırlar. Mesafe ve görüş sensörü sonuçlarını birleştiren drone-hedef konfigürasyonunun dinamik modeline dayalı genişletilmiş bir Kalman filtresi tasarlıyoruz. Özellikle insansız hava araçları ile hedef arasındaki açı tespiti için YOLO algoritmasını kullanıyoruz. Ardından, anahtarlama tabanlı bir dağıtılmış formasyon kontrol algoritması tasarlayıp uyguluyor ve bunu tahmin algoritmasına entegre ediyoruz. Algoritmamızın performansını gerçekçi bir Gazebo ortamında çeşitli simülasyon çalışmaları üzerinde gösteriyoruz. Son olarak, sistemin tam olarak uygulanması için birincil deneysel sonuçlar ve bir yol haritası sunuyoruz.