本文關(guān)鍵詞：旋翼無人機跟蹤地面移動目標(biāo)的視覺控制，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：旋翼無人機在垂直起降、低速穩(wěn)定飛行、機動性等方面有著固定翼無人機所不能比擬的優(yōu)勢，因此裝備有視覺傳感器的旋翼無人機能夠廣泛的應(yīng)用于軍事偵察、實時監(jiān)控、災(zāi)區(qū)救援與地質(zhì)勘探等領(lǐng)域，基于視覺的無人機目標(biāo)跟蹤技術(shù)的研究也得到了各國研究人員的關(guān)注，成為無人機領(lǐng)域的研究熱點之一。 本文以裝備有云臺和相機的小型無人直升機為工作平臺，對無人直升機地面目標(biāo)的視覺跟蹤問題進行了研究。無人機對地面目標(biāo)的視覺跟蹤問題，主要是指裝有相機的云臺指向鎮(zhèn)定和無人機對目標(biāo)的跟蹤兩個部分。在無人直升機飛行控制系統(tǒng)和云臺控制系統(tǒng)的能夠控制無人直升機位姿和云臺轉(zhuǎn)向的前提下，分別對云臺和無人機目標(biāo)跟蹤問題進行了數(shù)學(xué)描述，得到了目標(biāo)跟蹤控制器的設(shè)計指標(biāo)，并通過卡爾曼濾波器估計出了目標(biāo)的運動狀態(tài)。最后分別對云臺和無人機進行了目標(biāo)跟蹤控制器設(shè)計。具體實現(xiàn)如下： 首先，論文對無人直升機地面移動目標(biāo)跟蹤問題進行了數(shù)學(xué)描述。通過對無人機與目標(biāo)的相對運動關(guān)系進行分析，得到了無人機與目標(biāo)之間的相對運動學(xué)非線性模型，并進一步得出了無人機目標(biāo)跟蹤的動態(tài)誤差。接著通過對云臺跟蹤回路進行分析，推導(dǎo)出了云臺控制回路的數(shù)學(xué)模型，并給出了云臺跟蹤控制器的設(shè)計指標(biāo)。 然后，論文采用視覺測量與卡爾曼濾波對所跟蹤的目標(biāo)進行了狀態(tài)估計。本文采用了一種基于靜態(tài)特征點位置的方法求取運動目標(biāo)的三維位置信息，并建立了目標(biāo)的狀態(tài)方程與觀測方程，設(shè)計卡爾曼濾波器對地面運動目標(biāo)進行狀態(tài)估計，通過蒙特卡羅實驗驗證了濾波器的濾波效果。 最后，，論文分別對云臺與無人直升機設(shè)計了目標(biāo)跟蹤控制器。通過對云臺模型的分析，使用PID控制規(guī)律設(shè)計云臺的目標(biāo)跟蹤控制器，控制云臺的轉(zhuǎn)角，保持相機光軸實時指向地面目標(biāo)。接著采用李雅普諾夫第二方法，對無人機設(shè)計非線性控制器，控制其飛行軌跡，使無人直升機與地面目標(biāo)保持一定的距離。最后，通過仿真驗證了目標(biāo)跟蹤控制器的可行性。
【關(guān)鍵詞】：旋翼無人機 目標(biāo)跟蹤 狀態(tài)估計 視覺制導(dǎo)
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：V279;V249
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 緒論8-15
• 1.1 課題研究背景和意義8-9
• 1.2 課題研究現(xiàn)狀分析9-14
• 1.2.1 小型無人直升機研究現(xiàn)狀9-11
• 1.2.2 無人機地面目標(biāo)跟蹤研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.3 狀態(tài)估計研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容14-15
• 第2章 無人機地面目標(biāo)跟蹤問題描述15-26
• 2.1 引言15
• 2.2 坐標(biāo)系定義15-17
• 2.3 跟蹤問題描述17-25
• 2.3.1 運動學(xué)模型18-20
• 2.3.2 無人機跟蹤回路問題描述20-23
• 2.3.3 云臺跟蹤回路問題描述23-25
• 2.4 本章小結(jié)25-26
• 第3章 目標(biāo)運動狀態(tài)估計26-42
• 3.1 引言26
• 3.2 目標(biāo)狀態(tài)模型26-34
• 3.2.1 狀態(tài)方程26-27
• 3.2.2 觀測方程27-34
• 3.3 目標(biāo)狀態(tài)估計34-41
• 3.3.1 卡爾曼濾波器34-37
• 3.3.2 仿真分析37-41
• 3.4 本章小結(jié)41-42
• 第4章 跟蹤控制器設(shè)計與仿真分析42-57
• 4.1 引言42
• 4.2 目標(biāo)跟蹤控制器設(shè)計42-56
• 4.2.1 云臺跟蹤控制器設(shè)計42-45
• 4.2.2 仿真分析45-47
• 4.2.3 無人機跟蹤控制器設(shè)計47-50
• 4.2.4 仿真分析50-56
• 4.3 本章小結(jié)56-57
• 結(jié)論57-58
• 參考文獻58-63
• 致謝63

【參考文獻】

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中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

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  本文關(guān)鍵詞：旋翼無人機跟蹤地面移動目標(biāo)的視覺控制，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：425701