【摘要】：隨著國內(nèi)外機器人技術(shù)的發(fā)展,無人機技術(shù)已經(jīng)取得了巨大的成就。多旋翼無人機因其體積小、成本低、機動性強、操作簡單等特點,使其能夠在復(fù)雜的環(huán)境下仍能表現(xiàn)出良好的適應(yīng)性。但這也同樣對多旋翼無人機的載重能力、續(xù)航時間等產(chǎn)生了一定的約束限制,尤其是在缺失GPS信號的室內(nèi)環(huán)境下,大重量、高功耗的傳感器已經(jīng)不適用于多旋翼無人機。因此本文設(shè)計了一種基于單目視覺技術(shù)的自主飛行四旋翼無人機,通過在室內(nèi)帶狀環(huán)境中對攝像機獲得圖像處理,建立可飛行通道引導(dǎo)四旋翼無人機實現(xiàn)自主飛行。首先,本文對四旋翼無人機系統(tǒng)平臺進(jìn)行設(shè)計,完成了平臺的搭建,分別對系統(tǒng)軟硬件進(jìn)行了介紹。硬件平臺主要包括飛行控制器、機載計算機、單目視覺模塊、超聲波定高模塊等;軟件系統(tǒng)包括飛行控制軟件體系架構(gòu)、飛行控制器與機載計算機之間的串口通信等。其次,基于四旋翼無人機動力學(xué)模型,分析姿態(tài)解算、姿態(tài)控制、位置解算、位置控制原理及實現(xiàn)過程,實現(xiàn)機載計算機的外部控制信息與飛行控制器的位置控制信息融合,在Gazebo仿真器中驗證外部控制有效性。再次,介紹單目相機成像原理,使用張正友標(biāo)定法對所使用單目相機進(jìn)行標(biāo)定;利用改進(jìn)的Canny邊緣檢測和霍夫變換在灰度圖像中提取可飛行區(qū)域,建立前向三層安全飛行通道,并在不同場景下驗證通道建立可行性。最后,制訂兩種四旋翼無人機飛行策略,將飛行策略轉(zhuǎn)換為八種不同的飛行模式組合,在仿真環(huán)境和實際環(huán)境下驗證飛行策略可行性。
【圖文】：

Kushleyev的VICON系統(tǒng)

翼無人機平臺工作在室內(nèi)帶狀環(huán)礙物尺寸的統(tǒng)計，四旋翼無人機境的空間需求考慮，將學(xué)校主度約為 3m，寬度約為 2.5m，考間需要，，四旋翼無人機平臺機架務(wù)的載重需求考慮，實現(xiàn)室內(nèi)(約 45g)、機載計算機(約 150g)、慮到本文選題來源于“校新設(shè)行擴展，四旋翼無人機平臺負(fù)載約在 1700g。因此所搭載的電調(diào)
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：V279;V249

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