四旋翼無人機應(yīng)用逐漸朝著小型化,智能化方向發(fā)展,經(jīng)常面臨在復(fù)雜環(huán)境下進行作業(yè),這種條件下由于GPS（Global Positioning System）信號較弱,視覺紋理稀疏或光線不足導(dǎo)致傳統(tǒng)的狀態(tài)估計算法失效,無人機很難穩(wěn)定安全地進行自主導(dǎo)航等智能應(yīng)用。本文通過研究分析四旋翼無人機的空氣動力學(xué)模型揭示出四旋翼飛行速度的可直接觀測性。基于該特性,本文提出了兩種狀態(tài)估計的解決方案。一是基于機器學(xué)習(xí)的四旋翼無人機飛行速度估計方法,采用SVM（Support Vector Machine）學(xué)習(xí)模型關(guān)系,并最終預(yù)測飛行速度;另一種是基于多傳感器融合濾波的狀態(tài)估計器,融合對象包括慣性測量單元、光流計、磁力計和超聲波,濾波框架采用擴展卡爾曼方法。在設(shè)計卡爾曼過程時,本文將空氣動力學(xué)模型中的誘導(dǎo)阻力系數(shù)作為狀態(tài)向量中一員,使?fàn)顟B(tài)估計能夠自適應(yīng)空氣密度,電機轉(zhuǎn)速等變化造成的影響。此外本文還提出了一種能夠自適應(yīng)調(diào)整光流計觀測噪聲方差的方法,使得系統(tǒng)在光線變化的場景下能迅速評估光流計算結(jié)果的好壞程度,以便調(diào)整視覺定位結(jié)果在狀態(tài)估計中的權(quán)重。經(jīng)過采取不同飛機平臺在不同場景下的實驗對比,實驗結(jié)果表明在復(fù)雜條件... 

【文章來源】：上海交通大學(xué)上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

SLAM系統(tǒng)框架

的 ORB-SLAM[28,29]。ORB-SLAM 采用了 ORB 特征點，實現(xiàn)了單目、雙目、RG 三種視覺傳感器的 SLAM 系統(tǒng)，并能保證在可接受的精度范圍內(nèi)可達到實時性在當(dāng)時已是個轟動的結(jié)果。圖 1-2 是 ORB-SLAM 在公開數(shù)據(jù)集 KITTI 上的[29]，其中左邊是相機軌跡和三維重建點云結(jié)果，右邊是定位軌跡和真值的比較中紅色虛線為真值。

濾波實時估計出四旋翼無人機的位置和速度，并通過實驗/慣導(dǎo)的組合方案可以彌補 GPS 短時失效所造成的影響等人將慣導(dǎo)和雙目光流傳感器進行融合，框架使用 UKFlter）濾波器，實現(xiàn)了對載體狀態(tài)的實時估計，圖 1-4 為其使

【參考文獻】：
期刊論文
[1]無人機遙感系統(tǒng)的研究進展與應(yīng)用前景[J]. 李德仁,李明.  武漢大學(xué)學(xué)報(信息科學(xué)版). 2014(05)
[2]北斗導(dǎo)航系統(tǒng)及其在無人機上的應(yīng)用[J]. 沈鵬,徐景碩,張建忠.  航空電子技術(shù). 2007(02)
[3]慣性導(dǎo)航技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用[J]. 周徐昌,沈建森.  兵工自動化. 2006(09)

博士論文
[1]差分GPS/INS組合定位定姿及其在MMS中的應(yīng)用[D]. 孫紅星.武漢大學(xué) 2004

碩士論文
[1]線性等式約束規(guī)劃問題的幾何算法研究[D]. 陳小燕.福建師范大學(xué) 2012



本文編號：3312414