伴隨著人工智能的研究熱潮,無人機自主飛行受到了廣泛的關(guān)注和研究,實現(xiàn)無人機自主飛行首先需要具備兩個基礎(chǔ)的關(guān)鍵技術(shù),一個是三維建圖,另一個則是路徑規(guī)劃。同時定位與建圖（Simultaneous Localization and Mapping,SLAM）技術(shù)是一種十分常用的構(gòu)建環(huán)境地圖的核心技術(shù),對無人機的路徑規(guī)劃以及實現(xiàn)自主飛行有著重要的意義。本課題選用深度相機作為感知環(huán)境的傳感器,設(shè)計出能夠構(gòu)建高精度地圖的SLAM系統(tǒng)。無人機的路徑規(guī)劃是其導(dǎo)航的基礎(chǔ)�？焖偬剿麟S機樹（Rapidly-exploring Random Trees,RRT）算法以極高的靈活性應(yīng)用廣泛。但是RRT算法在三維空間中收斂速度下降,規(guī)劃出的路徑無法保證最優(yōu),針對RRT算法的弊端,本課題作出了改進,并將改進的RRT算法應(yīng)用于無人機的三維路徑規(guī)劃,實現(xiàn)無人機的自主飛行。課題的主要研究內(nèi)容如下:1、提出了基于ORB特征的一種基于多線程的RGB-D SLAM建圖方法。提出在圖像中分區(qū)域地提取ORB特征的方法,使得提取出的特征點能夠均勻地分布在圖像上。這一提取方法能有效減少特征誤匹配的數(shù)量,提高匹配的魯棒性。進而提出對圖像... 

【文章來源】：北京化工大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：94 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－１視覺ＳＬＡＭ功能塊劃分??Ｆｉｇ．?１－１?Ｖｉｓｕａｌ?ＳＬＡＭ?ｆｕｎｃｔｉｏｎ?ｂｌｏｃｋ?ｄｉｖｉｓｉｏｎ??

Ａ＊?１９８５?：?Ｆｏｃｕｓｅｄ?Ｄ＊?１９９５?Ｌａｚｙ?Ｔｈｅｔａ＊?２０１０??ＰＲＭ??Ｄｉｊｋｓｔｒａ?Ａ＊?ＡＰＦ?Ｄ＊?甲?：Ｔｈｅｔａ＊??１?｜?１９７５?Ｉ?１９９２?丨?１９９５?Ｉ?１９９８?｜?＾??１９５９?１９６８?ｊ?１９８６?！?１９９４?ｉ?１９９６?Ｔ?２００７??－ＧＡ?■?ｉ?■?ＲＲＴ??ＡＣＯ?ＰＳＯ??－ＲＲＴ＊?２０１１??Ｂ基于圖搜索算法?■基于智能仿生算法?基于虛擬勢場算法?■基于概率采樣算法??圖１－２路徑規(guī)劃算法分類及發(fā)展時間軸??Ｆｉｇ．１－２?Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ?ａｎｄ?ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ?ｔｉｍｅｌｉｎｅ?ｏｆ?ｐａｔｈ?ｐｌａｎｎｉｎｇ?ａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ??路徑規(guī)劃算法的分類還有很多［３２＿３５］，本文不再一一贅述。根據(jù)不同算法本身的特??點，本文將路徑規(guī)劃算法劃分為四大類：基于圖搜索的規(guī)劃算法，基于概率采樣的規(guī)??劃算法，基于虛擬勢場的規(guī)劃算法和基于智能仿生的規(guī)劃算法，圖１－２給出了這四類??規(guī)劃算法的發(fā)展時間軸，目前無人機的三維路徑規(guī)劃算法都是在這些算法的基礎(chǔ)上根??據(jù)一些特定的要求進行改進的。??路徑規(guī)劃算法作為路徑規(guī)劃的核心，對于這類問題國外的研宄起步較早，己經(jīng)形??成了比較完善的算法體系。對于全局路徑規(guī)劃算法來說，一般己知環(huán)境信息且這些信??息多為靜態(tài)，常應(yīng)用于全局規(guī)劃的算法有：Ｄｉｊｋｓｔｒａ算法，Ａ＊算法等。而對于局部路??徑規(guī)劃則具有較強的動態(tài)性，即在檢測到動態(tài)障礙物時也能重新規(guī)劃出新路徑，同時??具有良好的實時性，應(yīng)用于這種場景的算法有［３４】：ＲＲＴ和ＡＰＦ以及ＰＲＭ等。??上述這些比

估計問題，但是ＳＬＡＭ模??型具有很強的非線性，因此使用卡爾曼濾波的求解方法得到的優(yōu)化效果并不好。此外??在優(yōu)化如視覺ＳＬＡＭ等的非線性系統(tǒng)時采用基于圖優(yōu)化的算法會有更大的優(yōu)勢，能夠??更精確地估計出相機位姿和構(gòu)建地圖。因為本課題的主要研宄內(nèi)容之一是如何使用視??覺ＳＬＡＭ技術(shù)進行建圖，所以只需關(guān)心觀測方程。為了構(gòu)建圖優(yōu)化的目標函數(shù)，需要??給出觀測方程的具體形式。因為傳感器選用的是ＲＧＢ－Ｄ相機，因此有必要了解相機??的針孔成像原理。??廣?＼?針孔成像模型??■??Ｚ??圖２－１相機的針孔成像模型??Ｆｉｇ．２－１?Ｐｉｎｈｏｌｅ?ｉｍａｇｉｎｇ?ｍｏｄｅｌ?ｏｆ?ｃａｍｅｒａ??１２??

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
[1]面向群目標搜索的無人機航跡規(guī)劃與跟蹤控制研究[D]. 薛楷嘉.南京航空航天大學(xué) 2016



本文編號：3563571