Localisation et commande embarquée d'un drone en utilisant la vision

par José-Ernesto Gomez-Balderas

Thèse de doctorat en Technologies de l'information et des systèmes

Sous la direction de Pedro Castillo et de Rogelio Lozano.

Soutenue en 2011

à Compiègne .

  • Titre traduit

    Localisation and embedded control for an Unmanned Aerial Vehicle using vision


  • Pas de résumé disponible.


  • Résumé

    L’asservissement visuel est une technique de commande reposant sur des mesures issues d’un capteur visuel. Dans cette thèse, nous nous intéressons à la conception d’asservissements visuels pour deux types d’engins volants : un hélicoptère de type quadrirotor et un hélicoptère à huit-rotors. Les schémas de commande proposés s’interfacent sur les boucles de commande existantes assurant la stabilisation en vol stationnaire des engins volants. Nous essayons autant que possible de spécifier le problème en terme de la localisation tri-dimensionnelle (3D) des points d’une cible. Pour cela, nous proposons des lois de commande d’asservissement visuel adaptées à la fois à la dynamique des engins considérés et reposant sur des informations visuelles de l’environnement du drone. Afin de positionner le quadrirotor par rapport à une cible visuelle, nous proposons une série de lois de commande reposant sur des informations visuelles, ayant de propriétés issues de la projection perspective. Nous proposons un système capable d’estimer la position et la vitesse d’un quadrirotor en utilisant une caméra qui est fusionnée avec l’information fournie par les capteurs inertiels pour stabiliser l’engin volant en vol stationnaire. Nous étudions et mettons en œuvre une méthode de vision artificielle basée sur la vitesse de l’image prise par le capteur visuel. Il s’agit du flux-optique. En utilisant deux caméras nous proposons un système de vision capable d’estimer la position (3D) du quadrirotor par rapport à une cible et d’estimer sa vitesse de déplacement en prenant en compte le déplacement des points d’intérêts de l’image. Les deux caméras ont été embarquées sur le quadrirotor, de manière orthogonale. La caméra qui regarde vers devant obtient la position du quadrirotor, l’autre caméra qui regarde vers le sol estime la vitesse de déplacement. Cette même configuration nous a permis de réaliser le suivi d’une ligne par notre quadrirotor. Nous proposons un système qui obtient la position de la caméra en regardant une ligne grâce aux points de fuite de l’image. En conséquence nous estimons le vecteur de translation de la caméra. La vision stéréoscopique a été étudiée et appliquée pour l’estimation de la position et de l’attitude d’un hélicoptère à huit rotors. Dans ce cas on travaille avec des points appariés dans les deux images. Les résultats obtenus montrent une performance acceptable, par rapport aux capteurs conventionnels. Cependant, la fréquence d’échantillonnage des algorithmes de vision reste faible. Cela se traduit par une période d’échantillonnage parfois inférieure à celle nécessaire à ce type de systèmes dynamiques. Les lois de commande et les algorithmes de vision ont été validés de façon expérimentale, en temps réel en utilisant notre plateforme de type quadrirotor.

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La version de soutenance existe sous forme papier

Informations

  • Détails : 1 vol. (164 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. 85 réf.

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université de Technologie de Compiègne. Service Commun de la Documentation.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2011 GOM 1969
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