【摘要】：多旋翼飛行器近年來(lái)發(fā)展十分快速,常見的航模玩家使用的飛行器由用戶或玩家手持遙控器進(jìn)行控制。多旋翼飛行器在室外飛行時(shí),可以通過(guò)GPS定位進(jìn)行飛行。通過(guò)地面站可以規(guī)劃、加載自動(dòng)飛行等復(fù)雜任務(wù)。但是當(dāng)多旋翼飛行器在室內(nèi)執(zhí)行謀個(gè)任務(wù)時(shí),室內(nèi)沒有GPS的信號(hào)情況下,需要飛行器依靠其他具有定位功能的傳感器,才能實(shí)現(xiàn)多旋翼飛行器在室內(nèi)完全自主規(guī)劃路徑的飛行。圖像傳感器(攝像頭)就是最常見的一種。本文在飛行器上添加某類信息采集處理器,比如視覺處理器,就可以使飛行器在無(wú)外界控制情況下自主飛行做出了研究。機(jī)器視覺的特點(diǎn)是:圖像采集信息豐富、可程控智能化程度較高,最近幾年來(lái),基于人工智能的視覺追蹤和測(cè)量距離技術(shù)在地面應(yīng)用、航空航天、海上航行、教學(xué)競(jìng)賽等各個(gè)領(lǐng)域都有非常廣泛和普遍的應(yīng)用�；谝曈X圖像處理技術(shù)的導(dǎo)航系統(tǒng)具有成本低、自主性好、體積小巧的優(yōu)點(diǎn)。比如高端的飛行器導(dǎo)航、無(wú)人機(jī)導(dǎo)航和火星探測(cè)器在著陸時(shí)的導(dǎo)航,都應(yīng)用到了基于圖像處理的定位、導(dǎo)航技術(shù)。目前關(guān)于圖像處理、定位的技術(shù)正在不斷提升。基于視覺的定位和導(dǎo)航技術(shù)隨著半導(dǎo)體行業(yè)和技術(shù)發(fā)展和成熟度越來(lái)越高和成本越來(lái)越低,功耗和體積也越來(lái)越小,變成一個(gè)可以逐漸民用并集成到小型電子設(shè)備系統(tǒng)的方案。隨著處理器能力越來(lái)越強(qiáng),并且成本和提及下降,基于視覺的控制和導(dǎo)航技術(shù)在無(wú)人機(jī)上可以發(fā)揮更大作用。本研究課題是根據(jù)工作中實(shí)際應(yīng)用的需要,研究并開發(fā)實(shí)現(xiàn)了一種基于多旋翼無(wú)人機(jī)的圖像定位和導(dǎo)航的處理系統(tǒng)。該圖像處理定位系統(tǒng)使用一個(gè)低成本攝像頭,在簡(jiǎn)單飛行引導(dǎo)地圖上,不用進(jìn)行復(fù)雜的模型建立,即可使多旋翼飛行器在室內(nèi)(無(wú)GPS信號(hào))狹小空間沿著預(yù)訂規(guī)劃的路線自主飛行。具體技術(shù)實(shí)現(xiàn)如下:飛行器本身使用遙控器可以操控正常飛行,在遙控器關(guān)閉情況下,依賴基于圖像處理的定位技術(shù),也可以完成沿著預(yù)訂路線飛行。攝像頭獲取的室內(nèi)環(huán)境進(jìn)行處理,主要進(jìn)行降噪濾波、二值化、圖像分析處理,得出飛行器該如何調(diào)整,來(lái)實(shí)現(xiàn)和預(yù)期路線吻合。圖像采集和處理后,經(jīng)過(guò)控制電路傳遞給飛控板,實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)根據(jù)預(yù)設(shè)路徑,完成室內(nèi)自主懸停和巡線飛行動(dòng)作。實(shí)驗(yàn)證明,該基于多旋翼的室內(nèi)定位圖像處理系統(tǒng)在一般室內(nèi)環(huán)境下取得了較滿意的效果,具有一定的理論價(jià)值和實(shí)用性。
【圖文】：

第 1 章 緒論 需要定位的裝置（如本文描述的飛行器）同樣裝載一個(gè)基站，通過(guò)電方式測(cè)出相對(duì)各個(gè)基站的距離，計(jì)算求解出自身相對(duì)位置 體積小巧，便于安裝使用缺點(diǎn)： 超出可控范圍無(wú)法測(cè)距和定位 可控范圍在縱橫約 60 米以內(nèi)，范圍有限 定位精度 15-20cm Deacwave 公司已經(jīng)研發(fā)出價(jià)格適中的芯片產(chǎn)品，只需要外圍輔助路即可完成基站標(biāo)定點(diǎn)設(shè)計(jì)，提及小便于使用和裝載，開發(fā)方案相熟，使用簡(jiǎn)單

個(gè)大的部分 翼飛行器由機(jī)架 螺旋槳 無(wú)刷電機(jī) 電調(diào) 飛控 傳感器系統(tǒng)機(jī)連接組成穩(wěn)定機(jī)械結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)整體需要和螺旋槳進(jìn)行匹配設(shè)計(jì)構(gòu)成動(dòng)力系統(tǒng)，電調(diào)負(fù)責(zé)將 PWM 控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為無(wú)刷電機(jī)的三相電機(jī)調(diào)速和控制 飛控和傳感器組成整個(gè)系統(tǒng)的控制核心，，飛控根態(tài)解算飛行器的姿態(tài)，根據(jù)飛行姿態(tài)反饋到電調(diào)控制信號(hào)控制電機(jī)持正確飛行姿態(tài) 機(jī)系統(tǒng)硬件組成計(jì)方案以四軸多旋翼無(wú)人機(jī)系統(tǒng)為基礎(chǔ)，搭載飛控之傳感器和圖像實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)飛行控制和飛行中圖像處理研究設(shè)計(jì) 利用圖像處理數(shù)人機(jī)自身的飛行特點(diǎn)和傳感器數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)融合和控制 計(jì)方案采用中科浩電科技科技有限公司出品的 360-S2 如圖 2-1人機(jī)平臺(tái)為基礎(chǔ)進(jìn)行方案設(shè)計(jì)研發(fā)
【學(xué)位授予單位】：北京工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：V249.3;TP391.41

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本文編號(hào)：2688971