發(fā)布時間：2021-07-23 21:00

　　無人機(jī)行業(yè)在近些年迎來了很大的發(fā)展,逐漸應(yīng)用于多種行業(yè)場景,無人機(jī)系統(tǒng)行業(yè)正在向無人化運(yùn)行方向發(fā)展,無人機(jī)自主降落是其中的關(guān)鍵一環(huán),目前自主降落有多種引導(dǎo)方式,而視覺定位引導(dǎo)是一種低成本、高精度的一種技術(shù)。本文針對自主降落的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究。工作如下:首先,對自主降落系統(tǒng)進(jìn)行了總體設(shè)計。機(jī)型采用四旋翼,Pixhawk飛控,采用32位MCU作為飛行控制器,確定了傳感器規(guī)格選型。視覺識別部分基于ROS操作系統(tǒng)設(shè)計,Apriltag算法作為核心識別程序,飛行控制部分基于FreeRTOS實時系統(tǒng)設(shè)計。根據(jù)無人機(jī)飛行高度與攝像頭視野的關(guān)系設(shè)計了識別標(biāo)志和飛行控制策略。然后,通過測試Apriltag識別的性能,無人機(jī)降落控制需要較高的位置反饋和較高的視覺定位精度,高分辨率會帶來較高的計算壓力,在維持分辨率不變的基礎(chǔ)上,設(shè)計了一種窗口局部檢測和圖像切割的方法,對tag標(biāo)志識別結(jié)果進(jìn)行預(yù)測,預(yù)測算法基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),設(shè)計滑動窗口分割圖像,去除無用的圖像區(qū)域,加快tag的識別,提高了識別幀率。接著利用坐標(biāo)預(yù)測數(shù)據(jù),對坐標(biāo)進(jìn)行插值處理,進(jìn)一步提高識別的幀率。無人機(jī)飛行位置獲取方面,激光測距傳感器測距信... 

【文章來源】：山東大學(xué)山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：91 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－１南加州大學(xué)直升機(jī)??２０１４年Ｗｅｉｗｅｉ?Ｋｏｎｇ等人提出了一種在地面架設(shè)攝像機(jī)云臺單元的方案，采??

山東大學(xué)碩士學(xué)位論文??視覺識別標(biāo)志進(jìn)行定位和跟蹤，實現(xiàn)了跟蹤移動平臺（使二者保持相對位置不變）??和自主著陸的功能，如圖１－２。??ｌｌＡｌｒ湯丨．以??丨?１?．．．?Ｉ?？?｜?．１??圖１－２移動平臺降落??Ｃｏｕｒｔｎｅｙ?Ｓ?ＳｈａｒｐＷ等人利用視覺的方法識別降落平臺，通過識別結(jié)果實現(xiàn)定??位，利用位置信息控制無人機(jī)降落，針對識別精度進(jìn)行了研宄，提高了降落的效果，??該團(tuán)隊屬于加州伯克利分校。??■■■■■??圖１－３加州伯克利分校直升機(jī)降落??葡萄牙Ｍｏｒａｉｓ?Ｆ等人針對海上無人機(jī)移動降落系統(tǒng)⑴進(jìn)行了設(shè)計與研究。通??過機(jī)載ＲＧＢ攝像頭對船艦上的標(biāo)志進(jìn)行跟蹤，使用ＫＦ和ＥＰｎＰ的方法對無人機(jī)??和船艦上的引導(dǎo)標(biāo)志的相對位置和姿態(tài)估計進(jìn)行計算，采用光流算法得到飛行速??度，完成最終的著陸過程。??在旋翼無人機(jī)定位方面，在?２０１２?年，Ｒｏｂｅｒｔ?Ｍａｈｏｎｙ，Ｖｉｊａｙ?Ｋｕｍａｒ，?ａｎｄ?Ｐｅｔｅｒ??ＣｏｒｋｅＷ等人提出了－種旋翼無人機(jī)室內(nèi)的定位的方案，基于光學(xué)感知與實時捕捉，??實時獲取對旋翼無人機(jī)進(jìn)行空間定位，在無人機(jī)上設(shè)置紅外感應(yīng)點(diǎn)，基于多目測量??的方式，計算旋翼無人機(jī)在識別空間的三維坐標(biāo)信息，此方案定位精度很高，是一??款性能優(yōu)異的室內(nèi)旋翼無人機(jī)定位系統(tǒng)，如圖】－４。??３??

山東大學(xué)碩士學(xué)位論文??視覺識別標(biāo)志進(jìn)行定位和跟蹤，實現(xiàn)了跟蹤移動平臺（使二者保持相對位置不變）??和自主著陸的功能，如圖１－２。??ｌｌＡｌｒ湯丨．以??丨?１?．．．?Ｉ?？?｜?．１??圖１－２移動平臺降落??Ｃｏｕｒｔｎｅｙ?Ｓ?ＳｈａｒｐＷ等人利用視覺的方法識別降落平臺，通過識別結(jié)果實現(xiàn)定??位，利用位置信息控制無人機(jī)降落，針對識別精度進(jìn)行了研宄，提高了降落的效果，??該團(tuán)隊屬于加州伯克利分校。??■■■■■??圖１－３加州伯克利分校直升機(jī)降落??葡萄牙Ｍｏｒａｉｓ?Ｆ等人針對海上無人機(jī)移動降落系統(tǒng)⑴進(jìn)行了設(shè)計與研究。通??過機(jī)載ＲＧＢ攝像頭對船艦上的標(biāo)志進(jìn)行跟蹤，使用ＫＦ和ＥＰｎＰ的方法對無人機(jī)??和船艦上的引導(dǎo)標(biāo)志的相對位置和姿態(tài)估計進(jìn)行計算，采用光流算法得到飛行速??度，完成最終的著陸過程。??在旋翼無人機(jī)定位方面，在?２０１２?年，Ｒｏｂｅｒｔ?Ｍａｈｏｎｙ，Ｖｉｊａｙ?Ｋｕｍａｒ，?ａｎｄ?Ｐｅｔｅｒ??ＣｏｒｋｅＷ等人提出了－種旋翼無人機(jī)室內(nèi)的定位的方案，基于光學(xué)感知與實時捕捉，??實時獲取對旋翼無人機(jī)進(jìn)行空間定位，在無人機(jī)上設(shè)置紅外感應(yīng)點(diǎn)，基于多目測量??的方式，計算旋翼無人機(jī)在識別空間的三維坐標(biāo)信息，此方案定位精度很高，是一??款性能優(yōu)異的室內(nèi)旋翼無人機(jī)定位系統(tǒng)，如圖】－４。??３??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與Markov組合的飛行風(fēng)險預(yù)測研究[J]. 楊梓鑫,薛源,徐浩軍,王國智.  系統(tǒng)工程理論與實踐. 2019(08)
[2]基于皮爾遜相關(guān)系數(shù)的海南省地閃密度與雷擊故障關(guān)系分析[J]. 趙海龍,張丹丹,黃松,莫石,魏浩.  高壓電器. 2019(08)
[3]自抗擾技術(shù)在激光導(dǎo)引頭視軸穩(wěn)定中的應(yīng)用[J]. 羅國庫,董全林,孫美林,賈志軍,劉麗國.  航空兵器. 2019(02)
[4]基于前饋PID和LADRC串級控制的四旋翼導(dǎo)航方法[J]. 馬婭婕,劉國慶,盧少武.  高技術(shù)通訊. 2019(02)
[5]風(fēng)擾條件下四旋翼無人機(jī)智能控制算法的設(shè)計與仿真[J]. 肖長詩,毛貽漢,元海文,文元橋.  計算機(jī)科學(xué). 2018(05)
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碩士論文
[1]基于雙目視覺的三維重建技術(shù)研究[D]. 楊順波.湖南工業(yè)大學(xué) 2019
[2]基于改進(jìn)SIFT的目標(biāo)實時跟蹤算法[D]. 胡躍.北京郵電大學(xué) 2019
[3]基于多傳感器融合的艦載無人機(jī)自動著艦技術(shù)的研究[D]. 程雋逸.華東理工大學(xué) 2019
[4]基于視覺的無人機(jī)目標(biāo)檢測跟蹤與自主降落技術(shù)研究[D]. 劉玉盼.華中科技大學(xué) 2019
[5]微型四旋翼無人機(jī)的魯棒飛行控制技術(shù)研究[D]. 李瀟然.南京航空航天大學(xué) 2017
[6]基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的無人機(jī)動態(tài)逆自主飛行控制系統(tǒng)研究[D]. 尹彥清.南京航空航天大學(xué) 2011



本文編號：3300030