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ASIP-Planner:部分已知室内环境中无人机表面检测的自适应规划

文章摘要

研究人员提出ASIP-Planner,一种用于部分已知室内环境的自适应无人机检测框架。它结合了基于分段的全局覆盖规划器和面向检测的局部视角自适应模块,能够应对突发障碍物,在仿真和真实实验中实现了近乎完全的覆盖并缩短了轨迹长度。

来源arXiv Robotics作者: Hanyu Jin, Zhefan Xu, Haoyu Shen, Xinming Han, Kanlong Ye, Kenji Shimada
ASIP-Planner:部分已知室内环境中无人机表面检测的自适应规划
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室内基础设施检测,如隧道和工业设施,需要系统性的表面覆盖以确保所有检测目标被适当观察。无人机通过使用先验结构模型进行地图引导的表面检测,提供了一种替代人工检测的方法。然而,在实际应用中,室内检测通常依赖基于平面图的参考地图,这些地图可能无法反映临时结构或设备等意外障碍,导致视点遮挡和检测质量下降。现有的覆盖规划方法通常假设检测环境完全已知,并基于准确的先验地图执行确定性的全局视点优化,这使得它们在执行过程中容易受到环境差异的影响。

本研究提出了一种用于部分已知结构化室内环境的自适应无人机检测框架,名为ASIP-Planner。该方法集成了基于分段的全局覆盖规划器和面向检测的局部视点自适应模块。全局规划器将平面检测目标组织成表面对齐的簇,以生成具有更好方向一致性的紧凑视点序列。局部规划器生成无碰撞轨迹,并在线调整视角方向,以减轻遮挡导致的覆盖损失,同时保持规划的轨迹结构。通过这种方式,ASIP-Planner能够在环境部分已知的情况下,动态适应临时障碍物,确保检测覆盖的完整性。

在多种随机场景配置下的仿真结果表明,与代表性基线相比,所提出的全局规划器在减少轨迹长度的同时实现了近乎完全的覆盖。真实世界的飞行实验进一步验证了该框架能够产生可用于下游分析的有用检测数据。这些结果表明,所提出的框架在部分已知的结构化室内环境中提高了检测效率和适应性。此外,该框架的模块化设计使其易于集成到现有无人机系统中,为工业检测、基础设施维护等领域提供了可行的解决方案。未来工作可能包括与更复杂的传感器融合、多无人机协作以及深度学习增强的视点选择等方向的结合。

展开要点与分析

文章情报

工程师进阶

要点

  • ASIP-Planner采用两阶段方法:全局覆盖规划和局部自适应视角调整。
  • 全局规划器将平面检测目标组织成表面对齐的簇,以生成紧凑的视角序列。
  • 局部规划器在线调整视角方向,以减轻突发障碍物导致的遮挡。
  • 实验表明,与基线方法相比,实现了近乎完全的覆盖并减少了轨迹长度。

要点与分析由自动化流程生成,可能有误,请结合原始来源核实。