床面反射光を用いることによる屋内ドローントラッキング

ドローンの社会への普及にともない，ドローン屋内測位の需要が急速に高まっている．しかし，その標準技術はいまだ確立されていない．本稿では床面反射光とドローン内蔵カメラを用いることによる屋内測位手法の提案と評価を行う．3つ以上のLED光源からの送信信号を異なる周波数の正弦波で変調し，床面反射光をドローン内蔵ローリングシャッターカメラで撮影する．ローリングシャッター効果により明暗縞模様が表れる撮影画像を周波数解析し，各LEDの受信信号強度（RSS）値を得る．床面反射光の距離減衰を表すランバートモデルを利用し，得られたRSS値より各LEDとの距離を推定する．三辺測量の原理より，得られたLEDとの距離から二次元座標を計算する．評価実験によりホバリング中の1フレーム画像による測位で90パーセンタイル測位誤差0.26m，直線航行中測位で90パーセンタイル測位誤差0.31mを達成し，平均12.32msの計算時間で測位できることを確認した．

Because of the penetration of drones into our society, the demand for indoor positioning for drones have rapidly increased. However, its standard technology has not been established yet. In this paper, we propose and evaluate an indoor positioning method by using a drone built-in camera capturing reflected light from the floor surface. The proposed method uses three or more LEDs that transmit sinusoidal waves having different frequencies and captures the reflected light from the floor surface by a rolling-shutter camera. The received signal strength (RSS) value of each LED is obtained through frequency analysis of the captured image where a light-dark-stripe pattern appears due to rolling-shutter effects. The distances between the drone and the LEDs are estimated from their observed RSS values by using the Lambertian model that represents the attenuation of the reflected light from the floor surface. Applying the trilateration positioning method, the 2-D position can be calculated from estimated distances to the LEDs. Evaluation experiments confirmed that the positioning errors of the proposed method at the 90th percentile were 0.26m using one frame image when hovering and 0.31m when moving along linear flight paths. The average computation time was 12.32ms.