近年來,無人機控制技術日漸成熟,四旋翼無人機因為成本低廉,易于控制,飛行能力靈活等特點,在航拍、植保、電力巡線、戰(zhàn)地偵察等領域被大量應用。實現(xiàn)無人機自主飛行的需求受到廣泛關注,而無人機自主降落技術是實現(xiàn)自主飛行的重要前提,視覺傳感器具有低成本高靈活的特點,將計算機視覺技術與視覺反饋應用到無人機等自主系統(tǒng)的控制回路中,對于其智能控制的發(fā)展具有重要意義。本課題來源于無人機空地協(xié)同項目。為了實現(xiàn)無人機在外出作業(yè)過程中的補給與回收,實現(xiàn)自主返航充電,達到持續(xù)自主運作的目標。項目要求采用視覺傳感器作為環(huán)境傳感器,并利用嵌入式系統(tǒng)實現(xiàn)四旋翼無人機在移動目標上的自主降落。論文主要研究內(nèi)容如下:首先,設計了視覺輔助自主降落系統(tǒng),確定了無地面站輔助的形式,根據(jù)計算需求確定了機載計算機,以及飛行控制處理器的選型。為了提高視覺定位的精度以及工作半徑,選擇了合適的機載相機以及與之配套的雙軸云臺。其次,設計了以二進制編碼為基礎的標識物識別算法。對比了幾種主流的借助二維碼標識物進行識別與定位的算法,確定了基于Ar Uco算法的視覺定位方法。推導了自動生成標識物字典的算法,降低了環(huán)境干擾以及字典內(nèi)標識物的混淆幾率,... 

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 研究課題的目的與意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 四旋翼無人機技術研究現(xiàn)狀
        1.2.2 無人機視覺導航技術
    1.3 論文主要研究內(nèi)容
第2章 無人機視覺導航系統(tǒng)總體設計
    2.1 引言
    2.2 視覺導航平臺總體設計
    2.3 系統(tǒng)主要工作流程
    2.4 主要硬件組成
        2.4.1 飛行控制處理器選擇
        2.4.2 機載計算機
        2.4.3 機載攝像機
        2.4.4 其他
    2.5 本章小結
第3章 視覺導航目標檢測
    3.1 引言
    3.2 標識物的設計與選取
    3.3 標識物字典生成算法
        3.3.1 字典生成算法概述
        3.3.2 單個標識物生成
        3.3.3 最大標識物間距
    3.4 標識物檢測與錯誤校正
    3.5 標識物識別算法驗證
        3.5.1 處理時間
        3.5.2 字典間距分析
        3.5.3 錯誤校正
    3.6 本章小結
第4章 視覺輔助目標定位
    4.1 引言
    4.2 無人機模型的建立
    4.3 攝像機模型
        4.3.1 圖像坐標系、相機坐標系與世界坐標系
        4.3.2 針孔攝像機模型
        4.3.3 相機標定
    4.4 視頻流穩(wěn)像算法
    4.5 坐標系轉換
    4.6 無人機位姿解算
    4.7 視覺定位試驗
        4.7.1 視覺定位流程
        4.7.2 視覺定位精度
    4.8 本章小結
第5章 自主降落控制算法與實現(xiàn)
    5.1 引言
    5.2 標識物速度計算
    5.3 無人機控制
    5.4 運動軌跡預測
        5.4.1 擬合路徑
        5.4.2 Kalman濾波
    5.5 自主降落工作過程
    5.6 降落試驗
        5.6.1 降落過程飛行數(shù)據(jù)
        5.6.2 自主降落精度
    5.7 本章小結
結論
參考文獻
攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及其它成果
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]美國四旋翼無人機研究現(xiàn)狀與關鍵技術[J]. 李博,李小民,楊森.  飛航導彈. 2018(02)
[2]無人機的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢[J]. 姚思浩.  電子制作. 2018(01)
[3]人工智能與計算機視覺產(chǎn)業(yè)發(fā)展[J]. 劉赟,周爽.  現(xiàn)代商業(yè). 2017(24)
[4]淺談植保無人機發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢[J]. 蔣智超,劉朝宇.  新疆農(nóng)機化. 2016(02)
[5]由平行平面的投影確定無窮遠平面的單應矩陣[J]. 孫鳳梅,吳福朝,胡占義.  軟件學報. 2003(05)
[6]PnP問題的線性求解算法[J]. 吳福朝,胡占義.  軟件學報. 2003(03)
[7]用擬合函數(shù)法準確預測運動目標的軌跡[J]. 徐智勇,傅承毓,王滿意,何培龍.  光電工程. 2000(01)

博士論文
[1]無人機飛行途中視覺導航關鍵技術研究[D]. 宋琳.西北工業(yè)大學 2015

碩士論文
[1]基于無人機平臺的目標檢測與人機交互算法研究[D]. 楊喆.哈爾濱工業(yè)大學 2017
[2]無人機視覺導航關鍵技術的研究與實現(xiàn)[D]. 尤宇星.電子科技大學 2017
[3]無人機視覺智能控制相關技術研究[D]. 步青.浙江工業(yè)大學 2017
[4]基于視覺的無人機檢測與跟蹤系統(tǒng)研究[D]. 王丹.哈爾濱工業(yè)大學 2016
[5]基于機載嵌入式平臺的無人機視覺輔助自主降落[D]. 高翔.哈爾濱工業(yè)大學 2016
[6]基于視覺的無人機自主著陸關鍵技術研究[D]. 賈開開.解放軍信息工程大學 2016
[7]基于機器視覺的四旋冀無人機定點著陸系統(tǒng)設計與實現(xiàn)[D]. 李永健.華南理工大學 2015
[8]四旋翼飛行器飛行控制研究[D]. 許云清.廈門大學 2014
[9]四旋翼無人機的導航與控制[D]. 鐘佳朋.哈爾濱工業(yè)大學 2010
[10]基于視覺導航的無人機自主著陸飛行參數(shù)估計方法[D]. 萬明.南京航空航天大學 2009



本文編號：3669057