本文屬于UAV與USV協(xié)同的實(shí)物實(shí)驗(yàn)案例，
abstract
主要說明了自己系統(tǒng)的低成本，并且完成了從無人艇上自主起飛航行至某一地點(diǎn)抓取一個(gè)物體之后飛回來自主降落的過程。
introduction：
將旋翼飛機(jī)落到船上有以下幾個(gè)挑戰(zhàn)：
1.由于船具有縱傾，旋翼機(jī)落到船上時(shí)需要調(diào)整自己的pitch角，以保證其起落架能夠平穩(wěn)地接觸到船甲板。
2.旋翼機(jī)接近船甲板后，與接近地面相似，具有地面效應(yīng)，容易干擾旋翼機(jī)控制效果
無人機(jī)自主降落的研究現(xiàn)狀：
[Vision-based Autonomous Landing of an Unmanned Aerial Vehicle]文使用GPS和視覺引導(dǎo)無人機(jī)自主降落到草坪處。
[Autonomous Safe Landing of a Vision Guided Helicopter]文和[Vision Guided Landing of an Autonomous Helicopter in Hazardous Terrain]增加了用視覺判斷降落點(diǎn)周邊的威脅物識(shí)別，以判斷是否可以降落。
[An Aerial-Ground Robotic System for Navigation and Obstacle Mapping in Large Outdoor Areas]文使用UAV與UGV的協(xié)同，UAV的空中視角為UGV提供全局地圖用于避碰。
[Automatic Take Off, Trackinwg and Landing of a Miniature UAV on a Moving Carrier Vehicle]
文使用UAV對(duì)接一個(gè)移動(dòng)的UGV，成功率達(dá)90%。
它們使用的紅外相機(jī)只適用于有光源控制的室內(nèi)條件，并且UAV與UGV的對(duì)接，UGV的降落平面一般始終保持水平。而USV的降落甲板同時(shí)具有pitch和roll的自由度，使得USV的降落有一定挑戰(zhàn)性。
無人艇的設(shè)計(jì)：
設(shè)計(jì)采用雙體船結(jié)構(gòu)，以減小吃水并增加穩(wěn)性，片體間使用8020鋁型材連接，動(dòng)力系統(tǒng)使用四臺(tái)推進(jìn)器，兩兩呈外八30°布置，從而保證USV可以于水平面進(jìn)行左右平移運(yùn)動(dòng)，使得USV可以更好地使用動(dòng)力定位定點(diǎn)，為UAV提供穩(wěn)定地降落位置點(diǎn)。四臺(tái)推進(jìn)器產(chǎn)生地艏向最大推力為22lbs，艇長(zhǎng)寬高為72''*30''*36''
無人機(jī)設(shè)計(jì)：
使用大疆F450機(jī)架，搭載6000mah3s鋰電池，滯空時(shí)間15min。使用的是APM飛控，帶有GPS和慣性器件，可以提供位姿信息，主要的傳感器是羅技的c920攝像頭，提供障礙物檢測(cè)和目標(biāo)識(shí)別功能，UAV和USV之間的通訊使用的是XBee數(shù)傳，具有300feet通訊距離。如圖3所示：
四軸的控制和路徑規(guī)劃都是由APM飛控完成的，任務(wù)點(diǎn)生成和視覺方面的識(shí)別由外部運(yùn)行ubuntu系統(tǒng)的ROS節(jié)點(diǎn)完成如圖4，通過數(shù)傳和APM之間通訊，發(fā)送任務(wù)目標(biāo)點(diǎn)信息，包括起飛降落更改飛行模式等信息。
從文中可以得知，UAV和USV的決策層和感知層使用的硬件平臺(tái)是ODROID，支持UBUNTU系統(tǒng)，進(jìn)行視覺處理和任務(wù)點(diǎn)的生成.
USV的降落甲板如圖5所示，其形心是UAV的期望降落目標(biāo)點(diǎn)，等腰三角形的頂角是指示UAV的期望降落航向角。之后文章描述了一下降落過程，采用串級(jí)PID控制算法，分位置環(huán)和姿態(tài)環(huán)，首先，USV將自己GPS位置發(fā)布出去，UAV訂閱到后，通過APM的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃器運(yùn)動(dòng)到USV降落甲板上空，隨后視覺處理器開始識(shí)別三個(gè)正方形組成的等腰三角形形心，識(shí)別完成后，通過控制高度環(huán)慢慢降低高度，期間相機(jī)不斷讀取自身與目標(biāo)形心點(diǎn)XY偏差，并輸入APM的姿態(tài)環(huán)中修正姿態(tài)，以減少地面效應(yīng)干擾。到達(dá)較低高度后，向APM發(fā)送降落指令，四軸盲降，完成降落。至此，本文結(jié)束。
筆者認(rèn)為，UAV與USV對(duì)接的主要難題在于USV平臺(tái)受水流影響的不固定，因此USV的動(dòng)力定位問題與甲板穩(wěn)定問題應(yīng)該著重強(qiáng)調(diào)論述一番，但文中對(duì)USV的介紹一筆帶過，對(duì)其運(yùn)動(dòng)控制只字未提。在APM成熟的運(yùn)動(dòng)控制與規(guī)劃能力的加持下，完成UAV在地面的自主起降并不困難，如果此文章不突出其在降落USV方面的創(chuàng)新性，感覺不是很飽滿。同時(shí)，平臺(tái)不穩(wěn)定的起降問題本身是一種復(fù)雜多變的控制問題，然而作者只是用一個(gè)串級(jí)PID簡(jiǎn)略帶過，全文沒有理論推導(dǎo)與控制公式，因此筆者認(rèn)為此文只是篇有一定工作量的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。學(xué)術(shù)參考價(jià)值不高。
