Original paper

Direct Georeferencing of Micro Aerial Vehicles - System Design, System Calibration and First Evaluation Tests

[Direkte Georeferenzierung von MAVs (Micro Aerial Vehicles) - Systementwurf, Systemkalibrierung und erste Tests]

Eling, Christian; Klingbeil, Lasse; Wieland, Markus; Kuhlmann, Heiner

Abstract

In this article, a direct georeferencing system for the position and attitude determination of micro aerial vehicles (MAVs) is presented. The system consists of two GPS receivers, inertial sensors, a magnetometer, a barometer and an external sensor input for the integration of visual odometry data from stereo camera systems. The main characteristics of the system are that (1) it is real-time capable, (2) it is lightweight, to be applicable toMAVs and (3) it provides results with accuracies < 5 cm for the positions and < 0.5 deg to 1 deg for the attitudes. In this contribution the hardware development and the implemented algorithms for the direct georeferencing are described. In this context especially the RTK GPS and the attitude determination will be highlighted. Finally, details on the system calibration, results of a test flight, including a comparison to a photogrammetric bundle adjustment, and an outlook on further developments will conclude this contribution.

Kurzfassung

In diesem Beitrag wird ein System zur direkten Georeferenzierung von kleinen unbemannten Flugobjekten präsentiert. Das System ist in der Lage, Positionen und Orientierungen mit Genauigkeiten von < 5 cm und < 0.5 bis 1 deg in Echtzeit zu bestimmen. Dazu werden zwei GPS Empfänger, Inertial- und Magnetfeldsensoren, ein Barometer und in Zukunft auch Informationen aus Stereo-Kamera-Systemen verwendet. Neben Aspekten der Systementwicklung stehen in diesem Beitrag die implementierten Algorithmen im Vordergrund. In diesem Kontext werden insbesondere Details zum aktuellen Stand der Entwicklung der RTK GPS Auswertung und der Orientierungsbestimmung vorgestellt. Abschließend wird die Systemkalibrierung beschrieben, und es folgen erste Ergebnisse aus Flugexperimenten inklusive einem Vergleich zu einer photogrammetrischen Bündelausgleichung sowie ein Ausblick auf zukünftige Arbeiten.

Keywords

direct georeferencingRTK GPSIMUKalman filteringreal-time operating