目前,依靠視覺或GPS定位引導無人機的自主著艦過程易受復雜的海洋環(huán)境如大風、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自動著艦最后階段的多傳感器融合定位算法,來彌補單目視覺引導著艦過程中的缺陷,并對其自主著艦系統(tǒng)進行了開發(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艦載無人機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)人機交互功能和無人機自主著艦功能進行了測試,并... 

【文章來源】：華東理工大學上海市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學位級別】：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)海況下引導無人機進行自動著艦工作，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ＲＱ－８Ａ。??０＾?％?＇??ｒ????圖１．１美國火力偵察兵艦載無人機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，將機載高分辨率單目相機獲取的圖像分別進??行圖像預處理和目標分離操作，以獲取更方便處理的目標圖像，并分別通過位置計算器??和模板匹配獲取目標的實際位置坐標及鑒定目標的正確性。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)在無人機與艦船地面站兩處，無人機上搭載無線測距模塊的標簽節(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??簽節(jié)點）的距離，標簽節(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)進行??一定算法融合，獲取當前無人機相對于艦船著艦?zāi)繕说奈恢米鴺�，然后將其上傳到信�??融合器中與其他位置數(shù)據(jù)進行融合。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】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
[1]基于超寬帶與慣性導航的聯(lián)合定位方法的研究[D]. 盧瑩錨.華東理工大學 2018
[2]基于超寬帶定位的自動導引車輛導航方法及其導航系統(tǒng)的研究[D]. 徐駿.華東理工大學 2016
[3]基于視覺信息引導的艦載無人機精確著艦技術(shù)研究[D]. 吳賽飛.南京航空航天大學 2016
[4]制導炸彈制導系統(tǒng)設(shè)計與仿真[D]. 劉婷婷.江蘇科技大學 2016
[5]基于視覺的四旋翼無人機在特定平臺上著陸系統(tǒng)研究[D]. 羅哲.湖南工業(yè)大學 2015
[6]導彈末制導圖像識別算法研究[D]. 王金洋.中北大學 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 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 2014
[9]旋翼型無人機自主著艦?zāi)繕俗R別技術(shù)研究[D]. 史陽陽.南京航空航天大學 2013
[10]基于載波相位差分GPS的無人機著艦導引與控制技術(shù)研究[D]. 賈書瑞.南京航空航天大學 2009



本文編號：2933679