The paper discusses an intelligent vision-based control solution for autonomous tracking and landing of Vertical Take-Off and Landing (VTOL) capable Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) on ships without utilizing GPS signal. The central idea involves automating the Navy helicopter ship landing procedure where the pilot utilizes the ship as the visual reference for long-range tracking; however, refers to a standardized visual cue installed on most Navy ships called the "horizon bar" for the final approach and landing phases. This idea is implemented using a uniquely designed nonlinear controller integrated with machine vision. The vision system utilizes machine learning-based object detection for long-range ship tracking and classical computer vision for the estimation of aircraft relative position and orientation utilizing the horizon bar during the final approach and landing phases. The nonlinear controller operates based on the information estimated by the vision system and has demonstrated robust tracking performance even in the presence of uncertainties. The developed autonomous ship landing system was implemented on a quad-rotor UAV equipped with an onboard camera, and approach and landing were successfully demonstrated on a moving deck, which imitates realistic ship deck motions. Extensive simulations and flight tests were conducted to demonstrate vertical landing safety, tracking capability, and landing accuracy.


翻译:该文件讨论了在不使用全球定位系统信号的情况下自动跟踪和着陆垂直起飞和着陆(VTOL)能力强的无人驾驶航空飞行器(无人驾驶飞行器)在船舶上自动跟踪和着陆的明智的视觉控制解决方案,其中的中心想法是使海军直升机船只着陆程序自动化,其中飞行员将船舶用作远程跟踪的视觉参考;然而,该文件提到在大多数海军船只上安装了一个标准化的视觉提示,称为“Horizon bar”,用于最后方法和着陆阶段。这一想法是使用一种独特的设计好的非线性控制器来执行的,该控制器与机视结合在一起。该定位系统利用机器学习式物体探测进行远程船舶跟踪和经典计算机视觉,用于在最后接近和着陆阶段利用地平线条估计飞机相对位置和方向。该非线性控制器根据视野系统估计的信息运作,并显示即使在存在不确定因素的情况下也能够进行强有力的跟踪。开发的自主船舶着陆系统是在装有机载摄像机的四轮机器人无人驾驶式自动导航系统上实施,在移动的甲板上成功地演示了方法与着陆,该甲板上模拟了符合现实的船舱舱面运动的定位、大规模模拟和飞行测试能力。

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