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Vision based attitude and altitude estimation for UAVs in dark environments

Authors :
Peter Sturm
Ashutosh Natraj
Pascal Vasseur
Cédric Demonceaux
Modélisation, Information et Systèmes - UR UPJV 4290 (MIS)
Université de Picardie Jules Verne (UPJV)
Laboratoire Electronique, Informatique et Image [UMR6306] (Le2i)
Université de Bourgogne (UB)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Nationale Supérieure d'Arts et Métiers (ENSAM)
Arts et Métiers Sciences et Technologies
HESAM Université (HESAM)-HESAM Université (HESAM)-Arts et Métiers Sciences et Technologies
HESAM Université (HESAM)-HESAM Université (HESAM)-AgroSup Dijon - Institut National Supérieur des Sciences Agronomiques, de l'Alimentation et de l'Environnement
Laboratoire d'Informatique, de Traitement de l'Information et des Systèmes (LITIS)
Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN)
Normandie Université (NU)-Université Le Havre Normandie (ULH)
Normandie Université (NU)
Sustainability transition, environment, economy and local policy (STEEP)
Inria Grenoble - Rhône-Alpes
Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Laboratoire Jean Kuntzmann (LJK)
Université Pierre Mendès France - Grenoble 2 (UPMF)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Pierre Mendès France - Grenoble 2 (UPMF)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université de Bourgogne (UB)-École Nationale Supérieure d'Arts et Métiers (ENSAM)
HESAM Université - Communauté d'universités et d'établissements Hautes écoles Sorbonne Arts et métiers université (HESAM)-HESAM Université - Communauté d'universités et d'établissements Hautes écoles Sorbonne Arts et métiers université (HESAM)-Arts et Métiers Sciences et Technologies
HESAM Université - Communauté d'universités et d'établissements Hautes écoles Sorbonne Arts et métiers université (HESAM)-HESAM Université - Communauté d'universités et d'établissements Hautes écoles Sorbonne Arts et métiers université (HESAM)-AgroSup Dijon - Institut National Supérieur des Sciences Agronomiques, de l'Alimentation et de l'Environnement-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université Le Havre Normandie (ULH)
Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN)
Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)
Modélisation, Information & Systèmes ( MIS )
Université de Picardie Jules Verne ( UPJV )
Laboratoire Electronique, Informatique et Image ( Le2i )
Université de Bourgogne ( UB ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -AgroSup Dijon - Institut National Supérieur des Sciences Agronomiques, de l'Alimentation et de l'Environnement
Laboratoire d'Informatique, de Traitement de l'Information et des Systèmes ( LITIS )
Université Le Havre Normandie ( ULH )
Normandie Université ( NU ) -Normandie Université ( NU ) -Université de Rouen Normandie ( UNIROUEN )
Normandie Université ( NU ) -Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie ( INSA Rouen Normandie )
Normandie Université ( NU )
Sustainability transition, environment, economy and local policy ( STEEP )
Laboratoire Jean Kuntzmann ( LJK )
Université Pierre Mendès France - Grenoble 2 ( UPMF ) -Université Joseph Fourier - Grenoble 1 ( UJF ) -Institut Polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université Grenoble Alpes ( UGA ) -Université Pierre Mendès France - Grenoble 2 ( UPMF ) -Université Joseph Fourier - Grenoble 1 ( UJF ) -Institut Polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université Grenoble Alpes ( UGA ) -Inria Grenoble - Rhône-Alpes
Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique ( Inria ) -Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique ( Inria )
Source :
IROS 2011-IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, IROS 2011-IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, Sep 2011, San Francisco, United States. pp.4006-4011, ⟨10.1109/IROS.2011.6094681⟩, IROS 2011-IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, Sep 2011, San Francisco, United States. IEEE, pp.4006-4011, 2011, 〈http://ieeexplore.ieee.org/xpls/abs_all.jsp?arnumber=6094681〉. 〈10.1109/IROS.2011.6094681〉, IROS
Publication Year :
2011
Publisher :
HAL CCSD, 2011.

Abstract

This paper presents a system dedicated to the real-time estimation of attitude and altitude for unmanned aerial vehicles (UAV) under low light and dark environment. This system consists in a fisheye camera, which allows to cover a large field of view (FOV), and a laser circle projector mounted on a fixed baseline. The approach, close to structured light systems, uses the geometrical information obtained by the projection of the laser circle onto the ground plane and perceived by the camera. We present a theoretical study of the system in which the camera is modelled as a sphere and show that the estimation of a conic on this sphere allows to obtain the attitude and the altitude of the robot. We propose some experiments based on simulated data and real sequences. The estimated attitude and altitude from our method are comparable with commercial sensors in terms of its accuracy and correctness. The results also prove its suitability for autonomous take-off and landing as well as for the case of low altitude manoeuvre in dark environments. It also provides room for additional payload to be used for different applications due to use of light weight micro-camera and laser system.

Details

Language :
English
Database :
OpenAIRE
Journal :
IROS 2011-IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, IROS 2011-IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, Sep 2011, San Francisco, United States. pp.4006-4011, ⟨10.1109/IROS.2011.6094681⟩, IROS 2011-IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, Sep 2011, San Francisco, United States. IEEE, pp.4006-4011, 2011, 〈http://ieeexplore.ieee.org/xpls/abs_all.jsp?arnumber=6094681〉. 〈10.1109/IROS.2011.6094681〉, IROS
Accession number :
edsair.doi.dedup.....f0680ae0ea7b829b130047e7d4bf3c30
Full Text :
https://doi.org/10.1109/IROS.2011.6094681⟩