Mágneses szenzorhibák monokamerakép-alapú detektálása pilóta nélküli légi járműveken valós repülési adatok felhasználásával = Detection of Magnetic Sensor Faults Based on Monocular Camera Images on Unmanned Aerial Vehicles Using Real Flight Data

Jevuczó, Gábor and Bauer, Péter (2026) Mágneses szenzorhibák monokamerakép-alapú detektálása pilóta nélküli légi járműveken valós repülési adatok felhasználásával = Detection of Magnetic Sensor Faults Based on Monocular Camera Images on Unmanned Aerial Vehicles Using Real Flight Data. REPÜLÉSTUDOMÁNYI KÖZLEMÉNYEK, 37 (1). pp. 103-121. ISSN 1417-0604 (nyomtatott); 1789-770X (online)

Preview

Text 07_jevuczo-bauer_103-121_RTK_2025_1.pdf - Published Version Available under License Creative Commons Attribution Non-commercial No Derivatives. Download (3MB) | Preview

Abstract

A modern inerciális mérőegységekbe integrált magnetométerek alapvető szerepet játszanak a pilóta nélküli légi járművek irányítási és navigációs rendszereiben. Ebből fakadóan a meghibásodásuk detektálása kulcsfontosságú feladat a megbízható navigáció biztosítása és a repülés biztonságának fenntartása érdekében. Ezen feladat megoldására ígéretes megközelítés a fedélzeti kamera használata, ugyanis a mai drónok többsége az IMU- és GNSS-szenzorok mellett kamerával is fel van szerelve különböző funkciók (például felvétel készítése) ellátása céljából. Ebből fakadóan ennek a munkának a célkitűzése egy mágneses szenzormeghibásodást detektáló algoritmus kifejlesztése monokameraképek felhasználásával. A kutatás során egy monokamera képén alapuló IMU-magnetométer-hibadetektálási módszert fejlesztettünk ki, amelyet valós repülési adatokon teszteltünk. A monokamera felvételekből a kamera relatív elfordulását két egymást követő képkocka között a homográfia vagy az esszenciális mátrixok segítségével határoztuk meg. Az így meghatározott kumulált forgatási mátrix felhasználásával egy mágneses szenzorhibák detektálására szolgáló módszert dolgoztunk ki, amely egy fel-le számlálón és határértékeken alapuló döntési mechanizmuson alapul. Az IMU által szolgáltatott valós mágneses mérésekben három különböző típusú, a valóságban is előforduló hibát generáltunk mesterségesen, és a kidolgozott módszer mindhárom hibatípust sikeresen detektálta. | Modern magnetometers integrated into inertial measurement units play a fundamental role in control and navigation systems of unmanned aerial vehicles. Consequently, detecting their failures is a key task for ensuring reliable navigation and to maintain flight safety. A promising approach to solve this problem is to use the onboard cameras, as most modern drones come equipped not just only with IMU and GNSS sensors but also with cameras for various tasks such as video recordings. Accordingly, the objective of this work is to develop an algorithm for detecting magnetic sensor failures using mono camera images. During this research, we developed an IMU magnetometer fault detection method based on mono camera images and tested on real flight data. The relative rotation of the camera between two consecutive frames was determined using homography and essential matrices derived from the mono camera image sequence. Based on the resulting cumulative rotation matrix, a method for detecting the magnetic sensor faults was developed by applying an up-down counter-based residual thresholding method. Three different types of sensor faults were artificially generated on the IMU’s magnetic measurements and the proposed method successfully detected all three fault types.

Actions (login required)

View Item