Integration of Visual Inertial Odometry (VIO) methods into a modular control system designed for deployment of Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) and teams of cooperating UAVs in real-world conditions are presented in this paper. Reliability analysis and fair performance comparison of several methods integrated into a control pipeline for achieving full autonomy in real conditions is provided. Although most VIO algorithms achieve excellent localization precision and negligible drift on artificially created datasets, the aspects of reliability in non-ideal situations, robustness to degraded sensor data, and the effects of external disturbances and feedback control coupling are not well studied. These imperfections, which are inherently present in cases of real-world deployment of UAVs, negatively affect the ability of the most used VIO approaches to output a sensible pose estimation. We identify the conditions that are critical for a reliable flight under VIO localization and propose workarounds and compensations for situations in which such conditions cannot be achieved. The performance of the UAV system with integrated VIO methods is quantitatively analyzed w.r.t. RTK ground truth and the ability to provide reliable pose estimation for the feedback control is demonstrated onboard a UAV that is tracking dynamic trajectories under challenging illumination.


翻译:本文介绍了在现实世界条件下部署无人驾驶航空器(无人驾驶航空器)和合作无人驾驶航空器的小组所固有的这些不完善之处,这些不完善之处对在现实世界部署无人驾驶航空器的情况下最常用的VIO方法产生合理估计的能力产生了不利影响。我们确定了在VIO本地化下可靠飞行的关键条件,并对无法达到这种条件的情况提出了变通办法和补偿建议。UAV系统与综合VIO方法的运作情况进行了定量分析。

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