Avaliação da acurácia do posicionamento e orientação de aeronaves remotamente pilotadas com uso de técnicas de fotogrametria e processamento digital de imagens

• Autor(a) principal: Sidney Andrade de Lima
• Data de Publicação: 2018
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do INPE
• Texto Completo: http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m21c/2018/07.17.11.58

Este trabalho tem por objetivo avaliar a acurácia do cálculo do posicionamento e a orientação de Aeronaves Remotamente Pilotadas (ARP) usando conceitos de fotogrametria a partir de imagens geradas por câmaras embarcadas, visando à navegação aérea autônoma. Esse tipo de navegação pode ser utilizado como uma alternativa aos sistemas de navegação atualmente em uso na maioria das ARP. A técnica de navegação por imagens de casamento de padrão utiliza ortoimagens e Modelos Digitais de Superfície (MDS) como referência para representar o espaço objeto, ou seja, o terreno e imagens obtidas pela câmara embarcada no momento do voo. Assim durante o voo são obtidas fotografias, encontrando-se pontos homólogos entre a imagem e a ortoimagem é possível calcular a posição e ângulos de atitudes do centro perspectivo da câmara através dos conceitos de fotogrametria. As ARP usualmente navegam através do Sistema Global de Navegação por Satélite (GNSS) associado a um Sistema de Navegação Inercial (INS). No entanto, o GNSS pode ter sua acurácia degradada a qualquer momento, pois está sujeito ao controle dos proprietários destes sistemas, que podem inserir ruídos ou até mesmo desligar o seu sinal. Além disso, existe a possibilidade de interferências maliciosas, conhecidas pelo termo em inglês jamming. Apesar de o INS ser um sistema autônomo, após algum tempo de navegação este sistema perde acurácia, pois o posicionamento é determinado pela medição de aceleração e rotações, acumulando erros com o passar do tempo. Por isso, o INS tem suas coordenadas corrigidas pelo GNSS. Neste caso o sistema de navegação GNSS/INS é dependente do GNSS. Portanto o sistema de navegação por imagem pode resolver o problema de autonomia, pois caso o GNSS seja desabilitado ou degradado, o sistema de navegação por imagem continuaria fornecendo informação de coordenadas para o INS, viabilizando a autonomia do sistema. A informação da acurácia do posicionamento por imagem é muito importante, pois quando a acurácia da coordenada do INS for menor do que a acurácia obtida pela navegação por imagem, o INS terá suas coordenadas reinicializadas. Neste trabalho foram avaliadas a influência do relevo, inclinação da câmara, distorções geométricas e dos algoritmos SURF e RANSAC na acurácia das coordenadas do centro perspectivo e ângulos de atitudes da câmara. Com a metodologia aplicada foi possível verificar erros médios na ordem de 0,5 metros no posicionamento e 0,5° nos ângulos de atitudes da câmera. Assim verificou-se que a navegação através de imagens pode atingir valores iguais ou superiores aos receptores GNSS sem correção diferencial. Portanto, navegar por imagem é uma boa alternativa para possibilitar a navegação autônoma de RPA.