隨著計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)和軟件算法不斷發(fā)展,四旋翼無人機(jī)在民用以及軍事應(yīng)用中扮演著越來越重要的角色,傳統(tǒng)的導(dǎo)航手段和常規(guī)的控制方法已經(jīng)無法滿足四旋翼無人機(jī)日益復(fù)雜的任務(wù)需求。因此本文將從四旋翼無人機(jī)視覺導(dǎo)航算法和軌跡跟蹤控制算法兩個(gè)方面展開研究。本文分析了四旋翼無人機(jī)飛行機(jī)理,介紹了坐標(biāo)系定義并推導(dǎo)了基于歐拉角和四元數(shù)的坐標(biāo)變換方程,建立了四旋翼運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)模型;針對(duì)基于歐拉角模型中由位置環(huán)反解算期望歐拉角計(jì)算復(fù)雜并容易出現(xiàn)飽和的情況,提出的基于四元數(shù)無人機(jī)模型可以將位置環(huán)得到的期望加速度通過幾何變換轉(zhuǎn)化為期望的姿態(tài)四元數(shù),簡(jiǎn)化了四旋翼無人機(jī)系統(tǒng)模型方程,為四旋翼無人機(jī)軌跡跟蹤控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)建立了模型基礎(chǔ);同時(shí)設(shè)計(jì)了無人機(jī)視覺導(dǎo)航系統(tǒng)。針對(duì)四旋翼無人機(jī)GPS導(dǎo)航手段無法在信號(hào)被遮擋時(shí)精確定位問題,設(shè)計(jì)了基于L-K光流法目標(biāo)檢測(cè)算法,實(shí)現(xiàn)了對(duì)動(dòng)態(tài)目標(biāo)的檢測(cè);同時(shí)本文對(duì)目標(biāo)跟蹤算法進(jìn)行了研究,介紹了Meanshift算法的原理,在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了Camshift目標(biāo)跟蹤算法;針對(duì)傳統(tǒng)Camshift算法在復(fù)雜環(huán)境背景下有相似顏色特征物體干擾,提出融合Kalman濾波的Camshift算法,避免了由...

【文章頁數(shù)】：83 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題研究的背景和意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析
        1.2.1 視覺檢測(cè)與跟蹤技術(shù)
        1.2.2 四旋翼無人機(jī)控制方法
    1.3 主要研究?jī)?nèi)容與結(jié)構(gòu)安排
        1.3.1 本文的研究?jī)?nèi)容
        1.3.2 本文的組織結(jié)構(gòu)
第2章 四旋翼無人機(jī)數(shù)學(xué)建模
    2.1 引言
    2.2 四旋翼無人機(jī)工作原理分析
    2.3 四旋翼無人機(jī)的動(dòng)力學(xué)模型建立及分析
        2.3.1 坐標(biāo)系定義及姿態(tài)描述
        2.3.2 四旋翼無人機(jī)動(dòng)力學(xué)模型
    2.4 視覺導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計(jì)
    2.5 本章小結(jié)
第3章 視覺導(dǎo)航算法設(shè)計(jì)
    3.1 引言
    3.2 基于L-K光流法的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)
    3.3 Camshift目標(biāo)跟蹤算法
        3.3.1 Meanshift算法原理
        3.3.2 Camshift算法原理
        3.3.3 融合Kalman濾波的Camshift算法實(shí)現(xiàn)
        3.3.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
    3.4 本章小結(jié)
第4章 四旋翼無人機(jī)軌跡跟蹤控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
    4.1 引言
    4.2 自抗擾控制器原理
    4.3 基于自抗擾的四旋翼姿態(tài)解耦控制器設(shè)計(jì)
        4.3.1 姿態(tài)自抗擾控制器設(shè)計(jì)
        4.3.2 數(shù)值仿真分析
    4.4 基于非線性模型的控制器設(shè)計(jì)
        4.4.1 位置環(huán)PD控制器設(shè)計(jì)
        4.4.2 姿態(tài)環(huán)線性自抗擾控制器設(shè)計(jì)
        4.4.3 數(shù)值仿真分析
    4.5 本章小結(jié)
第5章 系統(tǒng)平臺(tái)搭建與飛行實(shí)驗(yàn)
    5.1 引言
    5.2 系統(tǒng)平臺(tái)設(shè)計(jì)
        5.2.1 硬件平臺(tái)
        5.2.2 軟件架構(gòu)
    5.3 四旋翼無人機(jī)實(shí)際飛行測(cè)試
        5.3.1 軌跡跟蹤實(shí)驗(yàn)
        5.3.2 光流懸停實(shí)驗(yàn)
        5.3.3 目標(biāo)跟蹤實(shí)驗(yàn)
    5.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果
致謝



本文編號(hào)：3742091