This paper presents a new trajectory planning algorithm for three-dimensional autonomous UAV volume coverage and visual inspection. The algorithm is an extension of a state-of-the-art Heat Equation Driven Area Coverage (HEDAC) multi-agent area coverage algorithm for three-dimensional domains. Given a target coverage density field, the algorithm designs a potential field to minimize the remaining density and generate trajectories using potential gradients to direct UAVs to the regions with higher potential. Collisions between agents and agents with domain boundaries are prevented by implementing the distance field and correcting the agent's direction vector when the distance threshold is reached. For visual inspection applications, the algorithm is supplemented with the camera direction control. A field containing the distance from any point in the domain to the structure surface is designed. The gradient of the distance field is calculated to obtain the camera orientation throughout the trajectory. Three different test cases of varying complexities are considered to validate the proposed method for visual inspection. The simplest scenario is a synthetic portal-like structure inspected using three UAVs. The other two inspection scenarios are based on realistic structures where UAVs are commonly used: a wind turbine and a bridge. In the inspection of a wind turbine, two simulated UAVs traversing rather smooth spiral trajectories successfully explore the entire turbine structure. The bridge test case demonstrates effective visual inspection of the complex structure and srves for comparison with the state-of-the-art in trajectory planning where the HEDAC algorithm allowed more surface area to be inspected under the same conditions. The limitations of the method are analyzed, focusing on computational efficiency and adequacy of spatial coverage to approximate the surface coverage.


翻译:本文为三维自主UAV体积覆盖和视觉检查提供了一个新的轨迹规划算法。 算法是三维域的最新热赤道驱动区域覆盖多试剂区域覆盖算法的延伸。 鉴于一个目标覆盖密度字段, 算法设计了一个潜在的字段, 以将剩余密度最小化并生成轨迹, 使用潜在的梯度将UAV引导到潜力较高的区域。 具有域界的代理商和代理商之间的碰撞通过实施距离字段和在距离阈值达到时纠正代理商的方向矢量来防止。 对于视觉检查应用程序, 算法与摄像头方向控制相补充。 一个包含从域任何地点到结构表面距离的字段。 计算距离字段的梯度是为了在整个轨道上获得摄取的相机方向。 考虑三个不同的测试案例来验证拟议的视觉检查方法。 最简单的假设是使用3个UAVAVS来进行合成的门户式结构检查。 另外两种检查假设情景是以现实的结构为基础, 通常使用UAVAVS的逻辑值: 风轮机机机和直径直径直径直径直径直路路路路路路路路路路路路路结构的对比。 在测试中, 测试中, 测试中, 直径直径直路路路路路路路路路路路路路路路路路路路路路路路路路路段结构的直路路路段结构的校路路路路路路路路路路路路路路路路路路路路路路路路路路路路段结构。

0
下载
关闭预览

相关内容

不可错过!《机器学习100讲》课程,UBC Mark Schmidt讲授
专知会员服务
73+阅读 · 2022年6月28日
专知会员服务
50+阅读 · 2020年12月14日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
77+阅读 · 2019年10月10日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
103+阅读 · 2019年10月9日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
40+阅读 · 2019年10月9日
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Tutorial
中国图象图形学学会CSIG
3+阅读 · 2021年12月20日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Workshop
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年12月20日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium4
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月10日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Industry Talk2
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年7月29日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Industry Talk1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年7月28日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
28+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
VIP会员
相关资讯
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Tutorial
中国图象图形学学会CSIG
3+阅读 · 2021年12月20日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Workshop
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年12月20日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium4
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月10日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Industry Talk2
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年7月29日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Industry Talk1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年7月28日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
28+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员