Citation

Fink G, Xie H, Lynch AF, Jagersand M. J. Unmanned Veh. Sys. 2015; 3(1): 1-21.

Copyright

(Copyright © 2015, National Research Council of Canada)

DOI

10.1139/juvs-2014-0011

PMID

unavailable

Abstract

This paper proposes a dynamic image-based visual servoing (IBVS) control law for a quadrotor unmanned aerial vehicle (UAV) equipped with a single fixed on-board camera facing downward. The motion control problem is to regulate the relative lateral position of the vehicle to a stationary target located on the ground. The control law is termed dynamic as it is based on the dynamics and kinematics of the vehicle. The proposed design uses a nonlinear input-dependent change of state coordinates and its error dynamics are proven to be locally exponentially stable with an estimate provided for the region of attraction. Experimental and simulation results demonstrate the method's ease of on-board implementation, performance, and robustness. The simulation and experimental results include a comparison with an established dynamic IBVS method. This comparison shows the proposed method can provide similar performance with the benefit of reduced complexity.

Key words: unmanned aerial vehicles, visual servoing, nonlinear control, experimental quadrotor platform, field testing

Language: en

Vernacular Abstract

Cet article propose une loi de commande dynamique d'asservissement visuel par imagerie (IBVS) pour un véhicule aérien sans pilote (UAV) quadrirotor muni d'une seule caméra embarquée et dirigée vers le bas. Le problème de contrôle du mouvement touche le réglage de la position latérale relative du véhicule par rapport à une cible stationnaire au sol. On qualifie cette loi de commande de " dynamique " puisqu'elle s'inspire de la dynamique et de la cinématique du véhicule. La conception proposée utilise un changement non linéaire dépendant des saisies des coordonnées d'état et sa dynamique d'erreur s'avère exponentiellement stable localement avec une estimation fournie pour la région d'attraction. Les résultats expérimentaux et de simulation démontrent la facilité de la mise en œuvre à bord, la performance et la robustesse de la méthode. Les résultats de simulation et expérimentaux comprennent une comparaison avec une méthode IBVS dynamique reconnue. Cette comparaison montre que la méthode proposée peut offri...