發(fā)布時間：2017-04-05 15:03

  本文關(guān)鍵詞：小型無人直升機航拍系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：無人直升機與固定翼飛機相比，有很多優(yōu)點：不受地形限制，能夠垂直起飛和降落，能夠迅速改變航向且能在定點懸停，能夠貼地飛行。這些優(yōu)點使得直升機在軍事偵察、地形測繪、噴灑農(nóng)藥等方面有著廣泛的應(yīng)用前景。 航拍系統(tǒng)是自主飛行小型無人直升機的一個重要任務(wù)系統(tǒng)。它能夠拍攝直升機周圍環(huán)境，將視頻圖像傳輸回地面站顯示，并且可以控制航拍云臺姿態(tài)，改變航拍范圍；它能夠識別圖像中的特定目標，實現(xiàn)目標追蹤。 本文的主要研究內(nèi)容和成果有： 1)航拍系統(tǒng)設(shè)計。包括：圖像采集模塊、主控模塊、通信模塊、地面監(jiān)控模塊、航拍云臺控制模塊、基于圖像自主降落模塊、目標追蹤模塊。在本航拍系統(tǒng)中采用兩套航拍設(shè)計方案。其一是采用模擬攝像頭進行視頻的拍攝與傳輸，其二是采用數(shù)字攝像頭進行視頻的拍攝、處理與傳輸。 2)航拍云臺控制，能夠?qū)崟r、精確的控制航拍云臺的姿態(tài)，可以拍攝、顯示指定范圍航拍圖像。航拍云臺控制也是基于圖像自主降落和目標追蹤技術(shù)實現(xiàn)的基礎(chǔ)。 3)基于圖像的自主降落技術(shù)，直升機降落時，航拍系統(tǒng)能夠?qū)崟r監(jiān)測直升機與目標降落點的距離和高度。航拍系統(tǒng)通過識別二維碼判斷直升機要降落的地點，，并通過識別二維碼計算出直升機與地面的距離和高度，控制直升機自主降落。 4)航拍系統(tǒng)軟件的設(shè)計與實現(xiàn)。包括圖像處理算法、控制算法、數(shù)據(jù)傳輸算法以及地面站控制監(jiān)控系統(tǒng)軟件。 本文設(shè)計與實現(xiàn)的小型無人直升機航拍系統(tǒng)，能夠流暢傳輸視頻圖像，精確控制航拍云臺，拍攝直升機周圍環(huán)境。而基于圖像的直升機降落控制方法，為增強無人直升機的機動適應(yīng)性創(chuàng)造了條件。
【關(guān)鍵詞】：小型無人直升機 航拍系統(tǒng) 圖像識別 拍攝云臺
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：V245.6;V275.1
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 1 緒論9-17
• 1.1 引言9
• 1.2 論文研究目標9-10
• 1.3 國內(nèi)外研究與發(fā)展現(xiàn)狀10-14
• 1.4 關(guān)鍵技術(shù)介紹14-15
• 1.5 章節(jié)安排15-17
• 2 相關(guān)技術(shù)介紹17-23
• 2.1 云臺控制相關(guān)技術(shù)17-19
• 2.1.1 PWM 信號17-18
• 2.1.2 舵機控制原理18
• 2.1.3 角度傳感器18-19
• 2.2 基于圖像自主降落相關(guān)技術(shù)19-20
• 2.3 軟件相關(guān)技術(shù)20-21
• 2.3.1 OpenCV 與 Qt20-21
• 2.3.2 無線通信21
• 2.4 本章小結(jié)21-23
• 3 航拍系統(tǒng)硬件架構(gòu)設(shè)計23-31
• 3.1 模擬視頻航拍系統(tǒng)23-25
• 3.1.1 模擬攝像頭23-24
• 3.1.2 視頻發(fā)射器、視頻接收器24-25
• 3.2 數(shù)字視頻航拍系統(tǒng)25-30
• 3.2.1 數(shù)字攝像頭26-27
• 3.2.2 航拍云臺27
• 3.2.3 Arduino Mega 256027
• 3.2.4 圖像處理器27-29
• 3.2.5 無線通信29-30
• 3.2.6 地面站30
• 3.3 本章總結(jié)30-31
• 4 關(guān)鍵技術(shù)31-47
• 4.1 航拍云臺控制31-37
• 4.1.1 Arduino 簡介31
• 4.1.2 航拍云臺姿態(tài)31-32
• 4.1.3 Arduino 控制32-33
• 4.1.4 云臺控制軟件33-35
• 4.1.5 云臺控制實驗35-37
• 4.2 基于圖像自主降落37-46
• 4.2.1 像素坐標系到相機坐標系的轉(zhuǎn)換37-40
• 4.2.2 相機坐標系原點在 QR 坐標系中的坐標40-42
• 4.2.3 QR 坐標系原點在直升機坐標系中的位置42
• 4.2.4 控制直升機降落42-44
• 4.2.5 軟件實現(xiàn)44-45
• 4.2.6 基于圖像自主降落的精度45-46
• 4.3 本章小結(jié)46-47
• 5 航拍系統(tǒng)軟件設(shè)計與實現(xiàn)47-61
• 5.1 機載軟件的設(shè)計與實現(xiàn)47-54
• 5.1.1 機載軟件架構(gòu)圖與類圖47-48
• 5.1.2 visualserver 類-主控模塊48-49
• 5.1.3 transferdaemon 類-通信模塊49-50
• 5.1.4 cameradaemon 類-圖像采集模塊50-51
• 5.1.5 targettrack 類-目標追蹤模塊51-53
• 5.1.6 ptzControl 類-云臺控制模塊53
• 5.1.7 callLandTarget 類-基于圖像降落模塊53-54
• 5.2 地面站軟件的設(shè)計與實現(xiàn)54-59
• 5.2.1 主界面54-55
• 5.2.2 clienttransfer 類-通信模塊55-56
• 5.2.3 remoteimageview 類-遠程圖像顯示模塊56-58
• 5.2.4 localimageview 類-本地圖像顯示模塊58
• 5.2.5 地面站軟件信號和槽的連接58-59
• 5.3 本章小結(jié)59-61
• 6 航拍系統(tǒng)實驗驗證61-75
• 6.1 基于圖像的自主降落精度實驗61-62
• 6.2 基于圖像降落識別范圍實驗62-67
• 6.2.1 x 軸方向 QR 二維碼寬度對識別范圍的影響62-63
• 6.2.2 y 軸方向 QR 二維碼寬度對識別范圍的影響63-64
• 6.2.3 z 軸方向 QR 二維碼寬度對識別范圍的影響64-65
• 6.2.4 QR 二維碼寬度與識別范圍的關(guān)系65-67
• 6.3 基于圖像降落路徑實驗67-68
• 6.4 模擬視頻航拍系統(tǒng)性能測試68-69
• 6.5 數(shù)字視頻航拍系統(tǒng)性能測試與驗證69-73
• 6.6 本章小結(jié)73-75
• 7 總結(jié)和展望75-77
• 7.1 本文總結(jié)75
• 7.2 未來工作展望75-77
• 參考文獻77-80
• 致謝80-81
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄81-83

【相似文獻】

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