グローバル・ポジショニング・システム（GPS）信号の干渉下で交差双回転翼無人ヘリコプターの安定した自律着陸を実現するために、AprilTags視覚基準システムのTAG36H11画像を着陸標識として用い、その着陸標識に基づいて視覚支援型交差双回転翼無人ヘリコプター自律着陸制御システムを設計した。着陸標識に対して画像前処理を行い、Cannyエッジ検出、Hough変換による直線検出、四角形検出を基に着陸標識の特徴情報を抽出し、その後カメラ撮影原理および座標系変換により無人ヘリコプターの相対姿勢情報を算出した。GPS信号干渉時にはHough変換による直線検出を用いたヨー角算出アルゴリズムを提案し、最後に階層型PID制御構造の姿勢制御アルゴリズムを設計した。位置制御では無人ヘリコプターの極限期待位置および最大加速度を制限するための平方根制御器を設計した。同時に姿勢制御では6台のデジタルサーボによる傾斜盤の傾斜角制御を通じて交差双回転翼の周期変距を実現し、無人ヘリコプターの飛行姿勢を変化させる姿勢制御機構を設計した。Mission Plannerの飛行制御地上局によるシミュレーション検証を行い、視覚処理システムと飛行制御システムの組み合わせにより視覚支援飛行制御システムが無人ヘリコプターの期待位置を良好に追従できることを示した。実験検証により姿勢角度偏差を4°以内、位置偏差を0.05 m以内に制御可能であり、交差双回転翼無人ヘリコプターの視覚支援自律着陸が実現できることを確認した。

視覚支援;無人ヘリコプター;交差双回転翼;自律着陸;位置制御;姿勢制御