本文關(guān)鍵詞：無人機(jī)自主著陸視覺導(dǎo)航與合成視景技術(shù)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著應(yīng)用需求和航空產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，近年來在世界范圍內(nèi)掀起了無人機(jī)的研究熱潮。無人機(jī)具有體積小、造價(jià)低、使用方便和對(duì)任務(wù)環(huán)境要求低等優(yōu)點(diǎn)，并且其被應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域中。在整個(gè)飛行導(dǎo)航過程中，安全著陸是一個(gè)非常重要的階段，本文主要研究了自主著陸的視覺導(dǎo)航方法，并對(duì)視覺導(dǎo)航算法進(jìn)行了三維視景仿真。與傳統(tǒng)導(dǎo)航方式相比較，利用機(jī)器視覺實(shí)現(xiàn)無人機(jī)的自主著陸具有精度高、不受電子干擾等優(yōu)點(diǎn)。 首先，本文研究了無人機(jī)視覺導(dǎo)航的圖像處理算法，通過檢測(cè)單連通閉合輪廓和多邊形擬合提取特征點(diǎn)。針對(duì)無人機(jī)位姿估計(jì)的實(shí)時(shí)性要求，提出了利用光流法跟蹤特征點(diǎn)來提高算法效率。 其次，本文對(duì)無人機(jī)自主著陸視覺導(dǎo)航控制中的位姿估計(jì)進(jìn)行了相關(guān)研究。根據(jù)坐標(biāo)系相互轉(zhuǎn)換關(guān)系及透視投影模型，獲得了無人機(jī)剛體運(yùn)動(dòng)六分量的超定方程組，使用奇異值分解對(duì)此超定方程組求解。 再次，本文研究了合成視景相關(guān)的建模技術(shù)，并介紹了三維建模的一般流程及飛機(jī)模型和地形模型的生成過程，介紹了利用虛擬儀表軟件進(jìn)行儀表開發(fā)的通用流程，詳細(xì)描述了空速指示模塊和姿態(tài)指示模塊的具體開發(fā)過程。 然后，本文對(duì)所提出的視覺導(dǎo)航方法進(jìn)行了綜合仿真驗(yàn)證。利用虛擬現(xiàn)實(shí)和可視化技術(shù)，構(gòu)建了三維地形、著陸地標(biāo)以及機(jī)載攝像機(jī)，在三維場(chǎng)景中對(duì)無人機(jī)位姿估計(jì)算法進(jìn)行了仿真試驗(yàn)。仿真結(jié)果表明，該系統(tǒng)可以有效的對(duì)著陸地標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，能夠直觀、實(shí)時(shí)的顯示位姿的估計(jì)值，實(shí)現(xiàn)了仿真驗(yàn)證的功能，為實(shí)際工程應(yīng)用提供了一個(gè)良好的仿真平臺(tái)。 最后，簡(jiǎn)要總結(jié)了本文研究的內(nèi)容，并對(duì)本文的研究方向進(jìn)行了展望。
【關(guān)鍵詞】：無人機(jī) 自主著陸 視覺導(dǎo)航 合成視景
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：V279;V249
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 緒論8-16
• 1.1 引言8-9
• 1.2 視覺導(dǎo)航技術(shù)國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀9-12
• 1.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀10-12
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀12
• 1.3 本課題的研究背景和意義以及存在的問題12-13
• 1.4 論文的安排13-16
• 第二章 圖像處理算法16-30
• 2.1 底層圖像處理16-18
• 2.1.1 灰度圖16-17
• 2.1.2 灰度直方圖17
• 2.1.3 邊緣信息17-18
• 2.1.4 角點(diǎn)18
• 2.2 圖像處理基本方法18
• 2.3 位姿估計(jì)中的底層圖像處理18-20
• 2.3.2 輪廓跟蹤與編碼19-20
• 2.4 底層圖像處理設(shè)計(jì)20-24
• 2.4.1 閾值化分割21
• 2.4.2 輪廓提取21-22
• 2.4.3 地標(biāo)識(shí)別22-23
• 2.4.4 特征點(diǎn)提取23-24
• 2.5 光流法跟蹤特征點(diǎn)24-29
• 2.5.1 LK 光流法24-25
• 2.5.2 特征點(diǎn)跟蹤25-27
• 2.5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析27-29
• 2.6 本章小結(jié)29-30
• 第三章 無人機(jī)位姿估計(jì)模型30-42
• 3.1 常用坐標(biāo)系30-31
• 3.2 攝像機(jī)投影模型31-34
• 3.2.1 針孔成像模型31-32
• 3.2.2 圖像坐標(biāo)系32-33
• 3.2.3 世界坐標(biāo)系與攝像機(jī)坐標(biāo)系33-34
• 3.3 無人機(jī)的位姿估計(jì)34-37
• 3.3.1 線性變換35-36
• 3.3.2 奇異值分解36
• 3.3.3 最小二乘解36-37
• 3.4 無人機(jī)相對(duì)位姿估計(jì)37-40
• 3.4.1 姿態(tài)角37-40
• 3.4.2 解三元方程組40
• 3.5 本章小結(jié)40-42
• 第四章 合成視景技術(shù)42-52
• 4.1 飛行視景仿真系統(tǒng)的特點(diǎn)42-43
• 4.2 視景仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)43-51
• 4.2.1 三維實(shí)體建模43-45
• 4.2.2 三維地形建模45-46
• 4.2.3 虛擬儀表開發(fā)過程46-47
• 4.2.4 主飛行顯示器47-51
• 4.3 本章小結(jié)51-52
• 第五章 仿真驗(yàn)證系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)52-66
• 5.1 三維視景仿真軟件應(yīng)用程序框架52-53
• 5.2 仿真驗(yàn)證系統(tǒng)的布局與設(shè)計(jì)53
• 5.3 仿真場(chǎng)景的配置53-60
• 5.3.1 模型的添加53-54
• 5.3.2 多通道多視角顯示技術(shù)54-55
• 5.3.3 虛擬航電儀表的添加55-56
• 5.3.4 觀察視點(diǎn)的設(shè)置56-58
• 5.3.5 儀表與三維場(chǎng)景的實(shí)時(shí)聯(lián)動(dòng)58-60
• 5.4 仿真驗(yàn)證60-64
• 5.4.1 運(yùn)行畫面60-63
• 5.4.2 位姿估計(jì)結(jié)果63-64
• 5.5 本章小結(jié)64-66
• 第六章 總結(jié)與展望66-68
• 致謝68-70
• 參考文獻(xiàn)70-74
• 參與項(xiàng)目及研究成果74-75

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 陳龍勝;陳謀;姜長(zhǎng)生;;基于視覺信息的無人機(jī)自主著陸過程姿態(tài)和位置估計(jì)[J];電光與控制;2009年05期

2 李秀;宋麗梅;周興明;劉長(zhǎng)欽;;GL Studio在直升機(jī)儀表面板仿真中的應(yīng)用[J];計(jì)測(cè)技術(shù);2009年02期

3 周俊;余旭初;;面向合成視覺技術(shù)的多源航空序列影像處理應(yīng)用[J];測(cè)繪科學(xué)技術(shù)學(xué)報(bào);2007年S1期

4 文楊天;李征;吳仲光;;基于SUSAN算法的圖像配準(zhǔn)[J];計(jì)算機(jī)應(yīng)用;2006年10期

5 張德鋒;王華兵;薛原;聶孝亮;;基于Vega Prime的視景仿真技術(shù)研究與應(yīng)用[J];計(jì)算機(jī)仿真;2006年07期

6 童小念;羅鐵祥;李雯;;Vega Prime的渲染功能及其仿真實(shí)現(xiàn)[J];計(jì)算機(jī)與數(shù)字工程;2008年02期

7 管業(yè)鵬,顧偉康;提取二維圖像特征點(diǎn)閾值的自動(dòng)確定[J];控制理論與應(yīng)用;2005年03期

8 楊大光;常波;孫國(guó)慶;魏青;呂明;;GL Studio在飛機(jī)儀表板仿真中的應(yīng)用[J];現(xiàn)代電子技術(shù);2010年24期

9 林小青;;合成視景中地形仿真與實(shí)現(xiàn)[J];現(xiàn)代電子技術(shù);2012年07期

10 席志紅;劉利彬;許新利;;SUSAN角點(diǎn)檢測(cè)算法改進(jìn)[J];應(yīng)用科技;2006年09期

  本文關(guān)鍵詞：無人機(jī)自主著陸視覺導(dǎo)航與合成視景技術(shù)，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：366925