Relative localization is a prerequisite for the cooperation of aerial swarms. The vision-based approach has been investigated owing to its scalability and independence on communication. However, the limited field of view (FOV) inherently restricts the performance of vision-based relative localization. Inspired by bird flocks in nature, this letter proposes a novel distributed active vision-based relative localization framework for formation control in aerial swarms. Aiming at improving observation quality and formation accuracy, we devise graph-based attention planning (GAP) to determine the active observation scheme in the swarm. Then active detection results are fused with onboard measurements from UWB and VIO to obtain real-time relative positions, which further improve the formation control performance. Real-world experiments show that the proposed active vision system enables the swarm agents to achieve agile flocking movements with an acceleration of 4 $m/s^2$ in circular formation tasks. A 45.3 % improvement of formation accuracy has been achieved compared with the fixed vision system.


翻译:相对本地化是空中群落合作的先决条件。对基于愿景的方法进行了调查,因为它在通信上的可扩缩性和独立性。然而,有限的视野领域(FOV)本身限制了基于愿景的相对本地化的绩效。在自然鸟类的启发下,本信提出一个新的分布积极的基于愿景的相对本地化框架,用于空中群群群的形成控制。为了提高观测质量和形成准确性,我们设计了基于图形的注意规划,以确定在群群中的积极观测计划。然后,在船上的测量结果中结合了UWB和VIO的实时相对位置,从而进一步改善形成控制性能。现实世界实验表明,拟议的活跃的视觉系统使群体能够实现快速的群集运动,在循环形成任务中加速了4 / s $ 2美元。与固定的视觉系统相比,形成准确性提高了45.3%。

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