近年來(lái),針對(duì)頻繁發(fā)生的四軸飛行器碰撞問題,國(guó)內(nèi)外很多科研單位、公司都相繼展開對(duì)四軸飛行器自主避障系統(tǒng)的研究。同時(shí)隨著計(jì)算機(jī)視覺的蓬勃發(fā)展,計(jì)算機(jī)視覺與四軸飛行器的學(xué)科結(jié)合也越來(lái)越有研究意義與價(jià)值,在很多研究方向上都可以進(jìn)行嘗試和探索�；诖�,本文搭建了四軸飛行器硬件平臺(tái),完成了基于ZED攝像機(jī)的四軸飛行器定位、建圖（Simultaneous Localization and Mapping,簡(jiǎn)稱為SLAM）和避障運(yùn)動(dòng)規(guī)劃,經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,實(shí)現(xiàn)了四軸飛行器基于視覺定位的自主避障和運(yùn)動(dòng)規(guī)劃。本文完成了對(duì)四軸飛行器硬件平臺(tái)的搭建,首先對(duì)四軸飛行器的基本原理進(jìn)行了研究與介紹,包括基本組成、坐標(biāo)系、控制系統(tǒng)等,然后基于Pixhawk飛控實(shí)現(xiàn)了四軸飛行器的定點(diǎn)懸停和巡點(diǎn)飛行。在四軸飛行器硬件平臺(tái)搭建完成基礎(chǔ)上,本文通過(guò)視覺SLAM完成了四軸飛行器的實(shí)時(shí)定位與三維稠密地圖重建。該部分主要工作為對(duì)ORB特征點(diǎn)的提取進(jìn)行均勻化處理,避免了在圖像中特征點(diǎn)提取過(guò)于集中的問題;對(duì)匹配結(jié)果進(jìn)行兩次篩選得到準(zhǔn)確的匹配結(jié)果,通過(guò)BA估計(jì)得到四軸飛行器實(shí)時(shí)位姿;對(duì)實(shí)時(shí)位姿進(jìn)行優(yōu)化,拼接點(diǎn)云得到點(diǎn)云地圖,最后完成稠密地圖... 

【文章來(lái)源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：86 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 課題研究背景
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展
        1.2.1 基于視覺的定位與建圖研究現(xiàn)狀
        1.2.2 四軸飛行器避障與運(yùn)動(dòng)規(guī)劃研究現(xiàn)狀
    1.3 課題研究意義
    1.4 主要研究?jī)?nèi)容及組織
第二章 四軸飛行器飛行系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)
    2.1 四軸飛行器基本原理
        2.1.1 四軸飛行器基本組成
        2.1.2 相關(guān)坐標(biāo)系與姿態(tài)表示
        2.1.3 四軸飛行器基本運(yùn)動(dòng)模態(tài)
        2.1.4 四軸飛行器控制系統(tǒng)分析
    2.2 Pixhawk飛控
        2.2.1 Pixhawk硬件結(jié)構(gòu)
        2.2.2 Pixhawk軟件架構(gòu)
        2.2.3 Pixhawk機(jī)器人操作系統(tǒng)接口
    2.3 本章小結(jié)
第三章 基于視覺的四軸飛行器定位與建圖設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
    3.1 基于視覺的四軸飛行器定位與建圖整體設(shè)計(jì)
    3.2 視覺里程計(jì)實(shí)現(xiàn)
        3.2.1 攝像機(jī)參數(shù)獲取
        3.2.2 ORB特征提取和匹配實(shí)現(xiàn)
        3.2.3 攝像機(jī)位置姿態(tài)估計(jì)
        3.2.4 基于局部地圖的視覺里程計(jì)實(shí)現(xiàn)
    3.3 視覺里程計(jì)優(yōu)化
        3.3.1 全局地圖優(yōu)化
        3.3.2 回環(huán)檢測(cè)
    3.4 飛行環(huán)境稠密地圖構(gòu)建
    3.5 基于視覺的即時(shí)定位與建圖實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析
        3.5.1 特征提取和匹配實(shí)驗(yàn)
        3.5.2 視覺里程計(jì)實(shí)驗(yàn)
        3.5.3 稠密地圖構(gòu)建實(shí)驗(yàn)
    3.6 本章小結(jié)
第四章 四軸飛行器避障運(yùn)動(dòng)規(guī)劃設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
    4.1 四軸飛行器碰撞檢測(cè)實(shí)現(xiàn)
        4.1.1 碰撞檢測(cè)的基本原理
        4.1.2 四軸飛行器飛行環(huán)境模型化
        4.1.3 四軸飛行器與飛行環(huán)境碰撞檢測(cè)實(shí)現(xiàn)
    4.2 四軸飛行器運(yùn)動(dòng)規(guī)劃研究
        4.2.1 四軸飛行器常用運(yùn)動(dòng)規(guī)劃算法研究
        4.2.2 四軸飛行器飛行性能約束
    4.3 基于改進(jìn)RRT*算法的四軸飛行器運(yùn)動(dòng)規(guī)劃設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
        4.3.1 RRT*算法基本原理
        4.3.2 改進(jìn)的RRT*算法
    4.4 避障運(yùn)動(dòng)規(guī)劃算法實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析
    4.5 本章小結(jié)
第五章 四軸飛行器視覺自主避障系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
    5.1 四軸飛行器自主避障系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)整體方案
    5.2 四軸飛行器硬件平臺(tái)搭建
        5.2.1 飛行控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)
        5.2.2 通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)
        5.2.3 動(dòng)力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)
    5.3 整體系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)
        5.3.1 軟件開發(fā)環(huán)境介紹
        5.3.2 系統(tǒng)ROS軟件架構(gòu)
    5.4 四軸飛行器硬件平臺(tái)性能測(cè)試
        5.4.1 四軸飛行器平臺(tái)續(xù)航性能測(cè)試
        5.4.2 四軸飛行器平臺(tái)姿態(tài)性能測(cè)試
    5.5 四軸飛行器視覺避障運(yùn)動(dòng)規(guī)劃系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)
        5.5.1 基于視覺的四軸飛行器定位實(shí)驗(yàn)
        5.5.2 四軸飛行器飛行環(huán)境稠密建圖實(shí)驗(yàn)
        5.5.3 四軸飛行器避障運(yùn)動(dòng)規(guī)劃實(shí)驗(yàn)
    5.6 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 論文工作總結(jié)
    6.2 未來(lái)研究展望
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間取得的成果



本文編號(hào)：3248446