High-Speed Interception Multicopter Control by Image-based Visual Servoing

近年来，非法无人机威胁公共安全的报道有所增加。针对完全自主的入侵无人机，传统的射频干扰和GPS屏蔽等方法可能会失败。本文提出了一种方案，利用一架自主多旋翼飞行器搭载惯性导航系统相机来拦截机动入侵的无人机。拦截器多旋翼飞行器能够自主检测和拦截高速移动的入侵者。惯性导航系统相机避免了电光舱复杂的机械结构，使拦截器多旋翼飞行器更加紧凑。然而，相机和多旋翼飞行器运动的耦合使拦截任务变得困难。为了解决这个问题，本文提出了一种基于图像的视觉伺服控制器（IBVS）来使拦截更快速、更准确。然后，针对传感器成像和图像处理相对于高速场景下姿态变化的时间延迟，本文将延迟卡尔曼滤波（DKF）观测器推广到预测当前图像位置并增加更新频率。最后，硬件在环（HITL）模拟和户外飞行实验验证了这种方法具有高的拦截精度和成功率。在飞行实验中，达到了20米/秒的终端速度的高速拦截。

解决非法无人机威胁公共安全的问题，提出一种使用自主多旋翼拦截器拦截非法无人机的方案。

使用图像引导视觉伺服控制器和延迟卡尔曼滤波观测器，使自主多旋翼拦截器能够自主检测和拦截高速移动的入侵者无人机。

使用延迟卡尔曼滤波观测器预测当前图像位置，提高更新频率；在硬件在环模拟和户外飞行实验中验证了该方法的高拦截精度和成功率。

近期相关研究包括《基于无人机的快速反应破坏性无人机拦截系统》、《无人机拦截技术研究综述》等。