在過(guò)去的幾十年里,我國(guó)科技與工業(yè)實(shí)現(xiàn)了突飛猛進(jìn)的發(fā)展,為了滿足發(fā)展需求實(shí)施了大量的地下管道工程。由于管道工程復(fù)雜,需要定期檢查維護(hù),傳統(tǒng)的人工檢查方法耗時(shí)、耗力,而且對(duì)檢查人員存在很大的潛在危險(xiǎn)。針對(duì)以上問(wèn)題,利用無(wú)人機(jī)機(jī)動(dòng)便捷的特點(diǎn),研究設(shè)計(jì)一款融合IMU、激光雷達(dá)等多種傳感器信息的管道內(nèi)三維信息感知無(wú)人機(jī),同時(shí)根據(jù)管道環(huán)境差異研究搭配不同傳感器類型的管道無(wú)人機(jī)三維信息感知方法,并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。首先,構(gòu)建了管道三維信息感知無(wú)人機(jī)系統(tǒng)。根據(jù)管道環(huán)境的特點(diǎn)、作業(yè)需求以及無(wú)人機(jī)的負(fù)載能力,搭建無(wú)人機(jī)軟硬件平臺(tái),選用激光雷達(dá)、IMU和嵌入式處理平臺(tái)Jetson TX2作為三維環(huán)境感知單元。其次,針對(duì)管道環(huán)境中光照條件不理想的問(wèn)題,提出了一種基于三維激光雷達(dá)的管道環(huán)境三維信息感知方法。通過(guò)分析比較多種基于三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)的同步建圖與定位方法,選取基于圖優(yōu)化的定位與建圖方法對(duì)無(wú)人機(jī)獲取的模擬管道環(huán)境三維數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,構(gòu)建了三維柵格地圖,實(shí)現(xiàn)對(duì)管道環(huán)境的三維信息感知。然后,針對(duì)無(wú)人機(jī)載荷受限條件下三維激光雷達(dá)的功耗高、重量大的問(wèn)題,提出了一種基于雙二維激光雷達(dá)的管道環(huán)境三維信息感知方法。系統(tǒng)通過(guò)水平... 

【文章來(lái)源】：西南科技大學(xué)四川省

【文章頁(yè)數(shù)】：62 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 基于不同傳感器的環(huán)境信息感知
        1.2.2 基于SLAM技術(shù)的環(huán)境信息感知
        1.2.3 類管道環(huán)境下無(wú)人機(jī)三維信息感知
        1.2.4 真實(shí)管道環(huán)境下無(wú)人機(jī)三維信息感知
    1.3 研究?jī)?nèi)容
    1.4 論文章節(jié)安排
2 管道三維信息感知無(wú)人機(jī)系統(tǒng)架構(gòu)
    2.1 系統(tǒng)整體架構(gòu)
    2.2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
        2.2.1 飛行控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
        2.2.2 信息采集系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
    2.3 激光雷達(dá)觀測(cè)模型
        2.3.1 三維激光雷達(dá)觀測(cè)模型
        2.3.2 二維激光雷達(dá)觀測(cè)模型
    2.4 本章小結(jié)
3 基于三維激光雷達(dá)的三維信息感知
    3.1 三維激光SLAM算法測(cè)試分析
        3.1.1 BLAM算法
        3.1.2 LOAM算法
        3.1.3 HDL Graph SLAM算法
        3.1.4 三維激光雷達(dá)SLAM算法方案選擇
    3.2 管道環(huán)境下HDL Graph SLAM算法
        3.2.1 頂點(diǎn)和邊的管理
        3.2.2 點(diǎn)云濾波
        3.2.3 關(guān)鍵幀
        3.2.4 前端里程計(jì)
        3.2.5 地面檢測(cè)
        3.2.6 閉環(huán)檢測(cè)
    3.3 三維激光雷達(dá)的三維信息感知
    3.4 本章小結(jié)
4 基于二維激光雷達(dá)的三維信息感知
    4.1 二維激光雷達(dá)三維信息感知方案設(shè)計(jì)
    4.2 水平方向二維激光雷達(dá)的信息感知
        4.2.1 水平方向二維激光SLAM方案選擇
        4.2.2 管道環(huán)境下Cartographer算法
        4.2.3 模擬管道環(huán)境下水平面信息感知效果
    4.3 豎直方向二維激光雷達(dá)的信息感知
    4.4 本章小結(jié)
5 系統(tǒng)整體實(shí)驗(yàn)測(cè)試
    5.1 無(wú)人機(jī)飛行控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)測(cè)試
        5.1.1 飛行器姿態(tài)控制實(shí)驗(yàn)測(cè)試
        5.1.2 飛行器位置控制實(shí)驗(yàn)測(cè)試
    5.2 模擬管道環(huán)境內(nèi)無(wú)人機(jī)三維信息感知實(shí)驗(yàn)
        5.2.1三維激光雷達(dá)模擬管道三維感知實(shí)驗(yàn)
        5.2.2二維激光雷達(dá)模擬管道三維感知實(shí)驗(yàn)
        5.2.3模擬管道三維感知對(duì)比實(shí)驗(yàn)
    5.3 真實(shí)管道環(huán)境下無(wú)人機(jī)三維信息感知實(shí)驗(yàn)
    5.4 本章小結(jié)
結(jié)論
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀學(xué)位期間取得的研究成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]SLAM室內(nèi)三維重建技術(shù)綜述[J]. 危雙豐,劉振彬,趙江洪,龐帆.  測(cè)繪科學(xué). 2018(07)
[2]農(nóng)用植保無(wú)人機(jī)的研究現(xiàn)狀及趨勢(shì)[J]. 婁尚易,薛新宇,顧偉,崔龍飛,周晴晴,王昕.  農(nóng)機(jī)化研究. 2017(12)
[3]無(wú)人機(jī)低空遙感技術(shù)應(yīng)用[J]. 吳永亮,陳建平,姚書朋,徐彬.  國(guó)土資源遙感. 2017(04)
[4]無(wú)人機(jī)演變與發(fā)展研究綜述[J]. 盧俊文,王倩營(yíng).  飛航導(dǎo)彈. 2017(11)
[5]消防無(wú)人機(jī)研究與應(yīng)用前景分析[J]. 南江林.  消防科學(xué)與技術(shù). 2017(08)
[6]利用雙邊濾波法進(jìn)行點(diǎn)云去噪的試驗(yàn)與分析[J]. 馬先明,李永樹(shù),謝嘉麗.  測(cè)繪通報(bào). 2017(02)
[7]飛行器控制面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)[J]. 陳宗基,張汝麟,張平,周銳.  自動(dòng)化學(xué)報(bào). 2013(06)

碩士論文
[1]面向隧道內(nèi)自主偵察無(wú)人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D]. 陳林.西南科技大學(xué) 2019
[2]基于激光雷達(dá)的三維重建研究[D]. 蔡文娜.天津理工大學(xué) 2018



本文編號(hào)：3175045