發(fā)布時間：2020-12-23 11:59

　　目前,依靠視覺或GPS定位引導(dǎo)無人機(jī)的自主著艦過程易受復(fù)雜的海洋環(huán)境如大風(fēng)、大霧、海浪波動的影響,而使用高精度傳感器來提高系統(tǒng)抗干擾能力,又會造成成本增高。為了解決上述問題,本文結(jié)合無線定位技術(shù),提出了一種應(yīng)用在垂直起降無人機(jī)自動著艦最后階段的多傳感器融合定位算法,來彌補(bǔ)單目視覺引導(dǎo)著艦過程中的缺陷,并對其自主著艦系統(tǒng)進(jìn)行了開發(fā)。論文的主要工作如下:(1)以基于模板匹配及圖像尺寸測量的圖像識別定位技術(shù)為例,從原理上分析了單目視覺在引導(dǎo)艦載無人機(jī)自動著艦過程中的缺陷與不足,提出了利用UWB定位數(shù)據(jù)修正該過程的解決方案;(2)研究了UWB測距原理及基于空間測邊交匯法的三維空間定位方法,并基于聯(lián)合卡爾曼濾波設(shè)計了融合UWB定位、單目視覺定位和GPS/INS數(shù)據(jù)的目標(biāo)定位算法,最后通過AirSim三維仿真平臺對算法的有效性做出了驗證;(3)開發(fā)了四旋翼無人機(jī)飛行平臺,設(shè)計了與之配套的地面監(jiān)控系統(tǒng)的硬件模塊及監(jiān)控平臺,并結(jié)合上述定位算法,在MAVROS外部控制技術(shù)基礎(chǔ)上,實現(xiàn)了垂直起降無人機(jī)的飛行控制程序;(4)構(gòu)建了自主著艦實驗系統(tǒng),對地面監(jiān)控系統(tǒng)人機(jī)交互功能和無人機(jī)自主著艦功能進(jìn)行了測試,并... 

【文章來源】：華東理工大學(xué)上海市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．２艦面設(shè)備及試驗情況??Ｆｉｇ．?１．２?Ｓｕｒｆａｃｅ?Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ?ａｎｄ?Ｔｅｓｔｓ??

ＡｐｐｒｏａｃｈａｎｄＬａｎｄｉｎｇＳｙｓｔｅｍ，ＪＰＡＬＳ）。其中ＵＣＡＲＳ系統(tǒng)可在晴、霧、雨、夜晚等大多??數(shù)海況下引導(dǎo)無人機(jī)進(jìn)行自動著艦工作，而且通用性高，是美國軍艦裝備最多的自動著??艦系統(tǒng)之一［６１。圖１．１為應(yīng)用了該自動著艦系統(tǒng)的火力偵察兵艦載無人機(jī)ＲＱ－８Ａ。??０＾?％?＇??ｒ????圖１．１美國火力偵察兵艦載無人機(jī)ＲＱ－８Ａ??Ｆｉｇ．?１．１?Ｕ．Ｓ．?Ｆｉｒｅ?Ｒｅｃｏｎｎａｉｓｓａｎｃｅ?Ａｒｍｙ?Ｓｈｉｐｂｏｒｎｅ?Ｕｎｍａｎｎｅｄ?Ｈｅｌｉｃｏｐｔｅｒ?ＲＱ－８Ａ??（２）

圖２．１自動著艦系統(tǒng)設(shè)計方案框圖??Ｆｉｇ．?２．１?Ｄｅｓｉｇｎ?ｓｃｈｅｍｅ?ｂｌｏｃｋ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ａｕｔｏｍａｔｉｃ?ｌａｎｄｉｎｇ?ｓｙｓｔｅｍ??（２）視覺定位系統(tǒng)??視覺定位系統(tǒng)以圖像微處理器為核心，將機(jī)載高分辨率單目相機(jī)獲取的圖像分別進(jìn)??行圖像預(yù)處理和目標(biāo)分離操作，以獲取更方便處理的目標(biāo)圖像，并分別通過位置計算器??和模板匹配獲取目標(biāo)的實際位置坐標(biāo)及鑒定目標(biāo)的正確性。最后將該位置數(shù)據(jù)打包上傳??到主控制器。同時該系統(tǒng)通過高分辨率圖傳將相機(jī)獲取的原始彩色圖像及識別處理后的??圖像傳輸?shù)脚灤孛嬲旧系娘@示系統(tǒng)中進(jìn)行實時監(jiān)控。??（３）無線定位與傳輸系統(tǒng)??該系統(tǒng)分設(shè)在無人機(jī)與艦船地面站兩處，無人機(jī)上搭載無線測距模塊的標(biāo)簽節(jié)點，??而地面站上設(shè)置無線測距模塊的基站節(jié)點，各個節(jié)點都能獲取其自身與基站節(jié)點（或標(biāo)??簽節(jié)點）的距離，標(biāo)簽節(jié)點通過無線定位微處理器將其與各個基站節(jié)點的距離數(shù)據(jù)進(jìn)行??一定算法融合，獲取當(dāng)前無人機(jī)相對于艦船著艦?zāi)繕?biāo)的位置坐標(biāo)，然后將其上傳到信息??融合器中與其他位置數(shù)據(jù)進(jìn)行融合。同時該系統(tǒng)通過無線傳輸模塊將該位置數(shù)據(jù)及其他??。??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]基于機(jī)載視覺的無人機(jī)自主著艦引導(dǎo)關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 桂陽.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2013
[2]自然場景下的交通標(biāo)志識別算法研究[D]. 張航.中南大學(xué) 2006
[3]GPS/DR車載組合定位系統(tǒng)數(shù)據(jù)融合算法研究[D]. 鄭貴省.天津大學(xué) 2005

碩士論文
[1]基于超寬帶與慣性導(dǎo)航的聯(lián)合定位方法的研究[D]. 盧瑩錨.華東理工大學(xué) 2018
[2]基于超寬帶定位的自動導(dǎo)引車輛導(dǎo)航方法及其導(dǎo)航系統(tǒng)的研究[D]. 徐駿.華東理工大學(xué) 2016
[3]基于視覺信息引導(dǎo)的艦載無人機(jī)精確著艦技術(shù)研究[D]. 吳賽飛.南京航空航天大學(xué) 2016
[4]制導(dǎo)炸彈制導(dǎo)系統(tǒng)設(shè)計與仿真[D]. 劉婷婷.江蘇科技大學(xué) 2016
[5]基于視覺的四旋翼無人機(jī)在特定平臺上著陸系統(tǒng)研究[D]. 羅哲.湖南工業(yè)大學(xué) 2015
[6]導(dǎo)彈末制導(dǎo)圖像識別算法研究[D]. 王金洋.中北大學(xué) 2015
[7]近水面回收作業(yè)UUV位姿自適應(yīng)控制方法研究[D]. 劉梟夫.哈爾濱工程大學(xué) 2015
[8]最小有向外接矩形算法的CUDA并行實現(xiàn)[D]. 劉瑤.大連理工大學(xué) 2014
[9]旋翼型無人機(jī)自主著艦?zāi)繕?biāo)識別技術(shù)研究[D]. 史陽陽.南京航空航天大學(xué) 2013
[10]基于載波相位差分GPS的無人機(jī)著艦導(dǎo)引與控制技術(shù)研究[D]. 賈書瑞.南京航空航天大學(xué) 2009



本文編號：2933679