發(fā)布時(shí)間：2020-08-13 11:36

【摘要】：隨著相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)的不斷發(fā)展,無人機(jī)精準(zhǔn)投送系統(tǒng)具有廣闊的應(yīng)用前景。本文對無人機(jī)投送的小型無動(dòng)力運(yùn)載器在下落階段的落體運(yùn)動(dòng)與位姿調(diào)整過程進(jìn)行數(shù)值計(jì)算與理論推導(dǎo),搭建外部氣流仿真測試環(huán)境,并設(shè)計(jì)了一種結(jié)合多視圖三維重建的單相機(jī)視覺測量方法記錄運(yùn)載器的姿態(tài)調(diào)整過程,對位姿數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,為今后運(yùn)載器的空中姿態(tài)調(diào)整系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供理論和技術(shù)依據(jù)。本文在與無人機(jī)投送系統(tǒng)應(yīng)用背景相似的機(jī)載制導(dǎo)航彈控制理論的基礎(chǔ)上,使用有限元數(shù)值模擬方法分析了運(yùn)載器的氣動(dòng)布局與氣動(dòng)參數(shù),建立了六自由度剛體運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型并根據(jù)運(yùn)動(dòng)特征線性化模型。在此基礎(chǔ)上,分析了尾部舵翼的位姿操控可行性,構(gòu)建用于落體運(yùn)動(dòng)位姿調(diào)整的運(yùn)載器試驗(yàn)樣機(jī)并搭建外部氣流仿真測試環(huán)境,通過仿真計(jì)算估計(jì)落體運(yùn)動(dòng)的速度區(qū)間,設(shè)置仿真環(huán)境的風(fēng)速。為了提取樣機(jī)在測試環(huán)境中運(yùn)動(dòng)時(shí)的位姿變化,本文提出一種結(jié)合SfM序列圖像三維重建的單相機(jī)視覺位姿測量方法。該方法在對PnP解算算法進(jìn)行分析比較的基礎(chǔ)上,使用SfM序列圖像三維重建方法獲取樣機(jī)表面三維點(diǎn)云模型;提取樣機(jī)表面具有尺度不變性與旋轉(zhuǎn)不變性的特征點(diǎn);結(jié)合三維點(diǎn)云模型與SfM序列圖像,根據(jù)圖像投影關(guān)系求解特征點(diǎn)的三維坐標(biāo);使用魯棒性位姿估計(jì)算法解算當(dāng)前樣機(jī)的相對位姿變化。本文使用實(shí)驗(yàn)室設(shè)備對位姿測量方法的測量精度進(jìn)行驗(yàn)證,姿態(tài)角測量誤差在1~o之內(nèi),位移測量誤差在0.5mm之內(nèi)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該系統(tǒng)能夠應(yīng)對運(yùn)動(dòng)參數(shù)測量系統(tǒng)的位姿精度要求,具有一定的實(shí)用價(jià)值。本文最后進(jìn)行測試實(shí)驗(yàn),獲得樣機(jī)姿態(tài)對舵翼偏角的動(dòng)態(tài)響應(yīng)數(shù)據(jù),分析舵翼的控制特性,為舵翼設(shè)計(jì)與運(yùn)載器位姿控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)支持;分析了測試系統(tǒng)的誤差來源,為今后工作的改進(jìn)指出方向。
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：V279;V211
【圖文】：

圖 1- 1 應(yīng)用光斑的雙目測量系統(tǒng)津大學(xué)的研究人員[11]提出了用于測量靶場運(yùn)動(dòng)目標(biāo)姿態(tài)與速度的式的雙目視覺測量系統(tǒng)。該方法對運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的圖像序列進(jìn)行處理圖像特征的質(zhì)心位置，通過圖像序列的時(shí)間信息獲取目標(biāo)的速度擬合的方法確定目標(biāo)的軸線，以此為基準(zhǔn)求解姿態(tài)角參數(shù)。姿態(tài)角左右。相機(jī)視覺系統(tǒng)具有標(biāo)定簡便，結(jié)構(gòu)簡單的特點(diǎn)，有廣泛的研究與應(yīng)nglcy 研究中心提出了應(yīng)用于風(fēng)洞模型迎角測量的單相機(jī)視測量系飛行器模型上布置幾何關(guān)系已知的光學(xué)標(biāo)志點(diǎn)，使用安裝在風(fēng)洞機(jī)提取標(biāo)志點(diǎn)的圖像坐標(biāo)，分析標(biāo)志點(diǎn)圖像的加載順序得到迎角法對于不同的模型需要重新標(biāo)定。西西比大學(xué)的研究人員[12]在模型表面設(shè)置兩個(gè)共線的 PIV 反光標(biāo)機(jī)視覺測量方法，采集兩個(gè)標(biāo)記點(diǎn)的圖像質(zhì)心位置，獲得模型的位相機(jī)的角度、位置等參量發(fā)生變化的時(shí)候，需要重新校準(zhǔn)。

學(xué)的研究人員[11]提出了用于測量靶場運(yùn)動(dòng)目標(biāo)姿態(tài)與速雙目視覺測量系統(tǒng)。該方法對運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的圖像序列進(jìn)行特征的質(zhì)心位置，通過圖像序列的時(shí)間信息獲取目標(biāo)的的方法確定目標(biāo)的軸線，以此為基準(zhǔn)求解姿態(tài)角參數(shù)。姿。覺系統(tǒng)具有標(biāo)定簡便，結(jié)構(gòu)簡單的特點(diǎn)，有廣泛的研 研究中心提出了應(yīng)用于風(fēng)洞模型迎角測量的單相機(jī)視測器模型上布置幾何關(guān)系已知的光學(xué)標(biāo)志點(diǎn)，使用安裝在取標(biāo)志點(diǎn)的圖像坐標(biāo)，分析標(biāo)志點(diǎn)圖像的加載順序得到于不同的模型需要重新標(biāo)定。大學(xué)的研究人員[12]在模型表面設(shè)置兩個(gè)共線的 PIV 反覺測量方法，采集兩個(gè)標(biāo)記點(diǎn)的圖像質(zhì)心位置，獲得模的角度、位置等參量發(fā)生變化的時(shí)候，需要重新校準(zhǔn)。

運(yùn)載器在自由落體階段的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，需中，首先分析了無動(dòng)力運(yùn)載器的氣動(dòng)布的細(xì)節(jié)后，使用 ANSYS 流體力學(xué)仿真進(jìn)行氣動(dòng)力學(xué)仿真分析；其次基于流體的基本理論，分析了運(yùn)載器的六自由度點(diǎn)與飛行時(shí)的運(yùn)行狀態(tài)的限制，對六自的氣動(dòng)布局使用的運(yùn)載器如圖 2- 1 所示。整個(gè)運(yùn)載為三部分：舵機(jī)控制部、載物部、視覺運(yùn)載器的姿態(tài)，視覺追蹤部有四片前翼

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本文編號：2791951