室内无人机精确自动降落 | Marvelmind

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室内无人机精确自动降落 | Marvelmind

▶ 2:07
📅 2023-03-01

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视频概述与技术细节

无人机自主降落需要从RTK GPS无缝切换到室内定位系统。Marvelmind超声波室内GPS方案在最后30–50米的进近阶段提供精确的坐标跟踪。利用四个固定 信标 (安装在降落平台上)以及无人机上的一个移动 信标 ,系统可实现精确的X、Y、Z定位。Precise Z配置为水平和垂直坐标分别使用专用子地图,从而优化降落精度,可在室内仓库环境中实现可重复的自主降落。

文字稿

无人机自主降落需要从RTK GPS无缝切换到室内定位系统。Marvelmind超声波室内GPS方案在最后30–50米的进近阶段提供精确的坐标跟踪。利用四个固定 信标 (安装在降落平台上)以及无人机上的一个移动 信标 ,系统可实现精确的X、Y、Z定位。Precise Z配置为水平和垂直坐标分别使用专用子地图,从而优化降落精度,可在室内仓库环境中实现可重复的自主降落。

0:00 大家好,这个话题是无人机降落。任务很简单:你有一个大约1×1米或2×2米的平台,在平台上安装四个固定 信标 。你希望借助RTK GPS从外面飞来的无人机降落。在最后30米,会从GPS切换到室内GPS,并进行自主降落。所以很简单:把移动信标朝下安装在无人机上,把固定的Super-Beacon朝上安装,实际上要朝向无人机飞来方向所对的区域中心。就是这样。唯一的问题是距离与基线长度之比。我们有专门的视频介绍这一点,你可以据此预估误差

1:00 ——在30米处X、Y方向会有误差,而Z非常精确。随着无人机靠近降落区,会形成良好的三角形,X、Y、Z的精度都会很高。而在降落时又会出现另一个问题,因为三角形又会变差:X、Y非常精确,而Z较差。为了解决这个问题,我们有一个专门的方案,叫作Precise Z。实际上,我们用一个3D子地图提供X、Y坐标,它给出的Z会被忽略;还有另一个子地图,由3、4、6、5号信标组成,这个3D子地图提供Z坐标。这样,我们从这个子地图得到精确的X、Y,从那个子地图得到精确的Z。这种配置称为Precise Z配置。是的,它可行,大家都在用。欢迎使用。

✓ 要点总结

  • 在无人机向降落平台最后30–50米的进近中,Marvelmind超声波室内GPS消除了RTK GPS的精度损失
  • 四信标平台配置可实现从室外导航到室内导航的精确定位切换
  • 信标几何构型在下降过程中不断变化——进近时宽基线保证Z精度,降落时良好的三角形构型实现3D精度
  • Precise Z双子地图配置在最终降落阶段同时优化水平和垂直精度
  • 系统可在仓库中实现可重复的无人机自主降落,克服光流和GPS的局限
  • 无人机上的移动信标与固定信标通信,持续提供实时定位数据
  • 方案支持仓库自动化和自主物流,无需外部定位基础设施

👥 适用对象:工程师与系统设计人员

适合寻求可靠无人机降落方案的自主机器人工程师和仓库自动化专家。本内容针对在最终进近和降落阶段从室外RTK GPS过渡到室内超声波定位这一关键难题,消除了关键的最后30–50米中的精度下降。

? 常见问题

问:在无人机进近过程中,Marvelmind室内定位系统如何处理从RTK GPS的过渡?
系统在距降落平台约30–50米处实现无缝切换。远距离进近时使用RTK GPS,最终下降阶段则切换到Marvelmind超声波室内GPS。无人机上的移动信标与降落平台上的四个固定信标通信,在室内持续提供定位,不会出现GPS那样的精度下降。
问:为什么无人机下降时信标几何构型很重要?它如何影响精度?
起初,无人机从远处靠近时,固定信标之间的宽基线形成狭长的三角形构型。这种构型能提供精确的Z轴(高度)数据,但X-Y(水平)精度较差。随着无人机朝平台直线下降,几何构型显著改善,最终在降落时形成适合3D定位的理想三角形。
问:什么是Precise Z配置?为什么降落时需要它?
Precise Z使用两个独立的子地图:一个针对X-Y水平坐标优化,另一个专门用于Z轴垂直精度。在最终降落阶段,无人机位于信标阵列正上方,信标几何构型被压缩,影响水平精度。Precise Z配置为各轴使用独立的子地图进行补偿,无论信标如何排列,都能确保整个降落过程中的精度稳定。
问:使用Marvelmind实现无人机自主降落需要哪些硬件?
所需组件包括:安装在降落平台上(1×1米或2×2米)、朝上的四个固定Super-Beacon,以及安装在无人机上、朝下的一个移动信标。信标应朝向无人机的进近通道。移动信标与固定信标之间需要视距通信。
问:该系统能否用于从室外进入室内仓库的环境?
可以,室内定位切换发生在30–50米范围内,非常适合从室外进近过渡到仓库、装卸平台或有顶棚的结构内。室外进近时使用RTK GPS,当GPS信号变差时,由Marvelmind超声波系统接管,实现精确的室内降落。

ⓘ 技术背景与系统详情

无人机自主降落面临一个关键的定位难题:室外RTK GPS在室内会失去精度,而光流方案又难以应对多变的光照和表面条件。Marvelmind室内定位系统以基于超声波的室内GPS技术弥补了这一空白。方案在降落平台(1×1米或2×2米)上部署四个固定Super-Beacon,信标朝上对准无人机的进近通道。安装在无人机上、朝下的移动信标与固定信标通信,确定精确坐标。在最初30米的进近中,信标之间的宽基线形成狭长的三角形,Z轴数据精确,但X-Y精度较差。随着无人机下降并接近降落区,几何构型显著改善,可提供完整的3D精度。在无人机位于信标阵列正上方的最终降落阶段,Marvelmind采用Precise Z配置:主子地图提供精确的X-Y坐标,辅助子地图优化Z轴精度。这种双子地图方法确保在下降和触地的全过程中精度稳定。系统消除了GPS切换延迟,为仓库自主作业提供厘米级的重复精度。

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