【摘要】：隨著科技的日益革新,無人機(jī)已廣泛地應(yīng)用于軍事、民用等各個(gè)領(lǐng)域。無人機(jī)自主著陸是無人機(jī)飛行過程中的重要階段。由于經(jīng)典GPS/INS組合導(dǎo)航系統(tǒng)已經(jīng)無法滿足當(dāng)前復(fù)雜的飛行環(huán)境要求,很難在各種情況下為無人機(jī)自主飛行提供精準(zhǔn)的導(dǎo)航信息,故基于視覺的無人機(jī)著陸技術(shù)成為無人機(jī)控制領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一,亦彌補(bǔ)了國(guó)內(nèi)無人機(jī)自主著陸于移動(dòng)平臺(tái)技術(shù)的空缺。本文以四旋翼無人機(jī)為實(shí)驗(yàn)平臺(tái),以機(jī)載攝像機(jī)所拍攝的序列圖像為研究對(duì)象,綜合運(yùn)用計(jì)算機(jī)視覺、數(shù)字圖像處理、透視投影等技術(shù)和方法,對(duì)無人機(jī)自主著陸階段中的著陸標(biāo)志跟蹤、特征信息提取、無人機(jī)相對(duì)位姿參數(shù)的估計(jì)等問題展開了深入的研究,主要探討了其基于視覺的目標(biāo)跟蹤與位姿解算問題。在目標(biāo)跟蹤問題上,先設(shè)計(jì)了“H”形的著陸目標(biāo)圖像,提取SIFT特征信息并匹配,采用RANSAC算法進(jìn)一步完善匹配結(jié)果。結(jié)合Camshift跟蹤算法和粒子濾波跟蹤算法的優(yōu)點(diǎn),提出了一種融合目標(biāo)顏色特征、SIFT特征和紋理特征的粒子濾波跟蹤算法,詳細(xì)描述了其工作流程。首先依據(jù)SIFT匹配結(jié)果確定跟蹤窗口的初始位置和大小,然后以Camshift算法優(yōu)化粒子的傳播,自適應(yīng)調(diào)節(jié)跟蹤窗口的大小與方向,最后估計(jì)跟蹤目標(biāo)的狀態(tài)。同時(shí)還提出了三種特征信息的融合策略,以及針對(duì)粒子退化現(xiàn)象引入了粒子重采樣技術(shù)。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了本文跟蹤算法在目標(biāo)被遮擋和相似顏色干擾的情況下均有效可行。在位姿解算問題上,對(duì)機(jī)載攝像機(jī)采集到的被跟蹤區(qū)域的圖像經(jīng)過閾值分割、中值濾波、角點(diǎn)檢測(cè)等圖像處理流程后,得到“H”形著陸標(biāo)志特征點(diǎn)在圖像上的映射點(diǎn),再依據(jù)透視投影模型和坐標(biāo)系相互之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系建立無人機(jī)位姿估計(jì)模型,最后采用奇異值分解法解算位姿信息的最優(yōu)解。實(shí)驗(yàn)中,將無人機(jī)自身的位姿信息和實(shí)驗(yàn)所得位姿信息進(jìn)行比對(duì),其誤差在允許范圍內(nèi),驗(yàn)證了本文算法的正確性。
【圖文】：

en M.Rock等人差 GPS，依據(jù)立體三角測(cè)量法估計(jì)位姿參數(shù)實(shí)現(xiàn)直升機(jī)對(duì)目蹤及著陸 Tsai、ibbens 等人通過 HU 不變矩和霍夫變換提取圖像中的點(diǎn)線特征以更新卡爾曼方程，，融合 IMU 數(shù)據(jù)獲取最佳狀態(tài)估計(jì)能在缺少 GPS 信況下實(shí)現(xiàn)自主adimir T等人通過 Hough 變換檢測(cè)跑道并跟蹤，利用滅影線理論實(shí)現(xiàn)位姿估計(jì)實(shí)現(xiàn)固定翼無人主著陸，改進(jìn)直線方法，增強(qiáng)實(shí)ripalli S等人結(jié)合視覺和 GPS 構(gòu)建導(dǎo)航系統(tǒng)可在室外環(huán)境下行和著陸

(d) (e) (f)圖 1-2 國(guó)內(nèi)無人機(jī)視覺導(dǎo)航部分地標(biāo)Fig. 1-2 Landmarks of visual navigation for domestic UAVs從上述國(guó)內(nèi)外各研究成果來看，計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)能夠增強(qiáng)無人機(jī)對(duì)局部小范圍環(huán)境的信息獲取能力，可以作為無人機(jī)導(dǎo)航和著陸的一種輔助技術(shù)，對(duì)提升無人機(jī)的自主性能有著重要意義。而且國(guó)內(nèi)多數(shù)學(xué)者選取的目標(biāo)均是靜態(tài)的，很少涉及到動(dòng)態(tài)的著陸點(diǎn)，而在實(shí)際生活中，我們經(jīng)常遇到運(yùn)動(dòng)著陸場(chǎng)的降落場(chǎng)景，如自主著艦，空中加油等。因此，研究面向移動(dòng)著陸平臺(tái)的無人機(jī)視覺導(dǎo)航技術(shù)是有著現(xiàn)實(shí)意義和實(shí)用價(jià)值的。1.3 本文章節(jié)安排本文的具體章節(jié)安排如下：第一章緒論，首要簡(jiǎn)述了課題研究的背景及意義，介紹了國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)目標(biāo)
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：V279;V249

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8 尚洋;孫曉亮;張躍強(qiáng);李由;于起峰;;三維目標(biāo)位姿跟蹤與模型修正[J];測(cè)繪學(xué)報(bào);2018年06期

9 陳欠根;高尚康;趙喻明;沈東羽;;挖掘機(jī)器人負(fù)載工況下的力與位姿控制[J];合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2016年11期

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5 郝穎明;朱楓;;視覺位姿測(cè)量中的點(diǎn)狀目標(biāo)中心自適應(yīng)定位方法[A];中國(guó)儀器儀表學(xué)會(huì)第九屆青年學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2007年

6 葉榛;項(xiàng)安波;陶品;朱紹文;;基于PSD的動(dòng)態(tài)位姿檢測(cè)技術(shù)[A];1998年中國(guó)智能自動(dòng)化學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（下冊(cè)）[C];1998年

7 劉璽;方勇純;張雪波;;基于單應(yīng)矩陣的位姿估計(jì)方法及應(yīng)用[A];第二十七屆中國(guó)控制會(huì)議論文集[C];2008年

8 鮑官軍;張立彬;楊慶華;計(jì)時(shí)鳴;;氣動(dòng)柔性球關(guān)節(jié)的位姿測(cè)量系統(tǒng)研究[A];第二屆全國(guó)信息獲取與處理學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2004年

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4 張霖;液壓支架自主跟機(jī)關(guān)鍵技術(shù)研究[D];中國(guó)礦業(yè)大學(xué);2017年

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6 朱笑叢;氣動(dòng)肌肉并聯(lián)關(guān)節(jié)高精度位姿控制研究[D];浙江大學(xué);2007年

7 陶云飛;掘進(jìn)機(jī)位姿激光自動(dòng)測(cè)量方法及系統(tǒng)研究[D];中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京);2017年

8 楊博文;大型裝備裝配位姿視覺檢測(cè)的關(guān)鍵技術(shù)研究[D];南京航空航天大學(xué);2013年

9 夏軍營(yíng);空間目標(biāo)的單目視覺位姿測(cè)量方法研究[D];國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2012年

10 趙振慶;大視距非合作目標(biāo)視覺位姿測(cè)量系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2016年

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本文編號(hào)：2595845