本文關(guān)鍵詞：小型無人機(jī)航空遙感系統(tǒng)及其影像處理研究

  更多相關(guān)文章： 遙感技術(shù) 無人機(jī)系統(tǒng) 導(dǎo)航系統(tǒng) 高光譜影像處理 特征提取

【摘要】：目前,我國正處于社會(huì)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展時(shí)期,對(duì)農(nóng)業(yè)、資源、環(huán)境、減災(zāi)、測繪和大型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的監(jiān)測精度要求大幅提高,因此,利用高光譜分辨率的遙感影像研究完成對(duì)地表的監(jiān)測將起到至關(guān)重要的作用。自20世紀(jì)80年以來,高光譜遙感技術(shù)一直是地球觀測技術(shù)的熱門領(lǐng)域,它是一門基于光譜學(xué)原理通過結(jié)合大量電磁波窄波段獲取感興趣物體信息的科學(xué)。然而,傳統(tǒng)的高光譜遙感影像多采用衛(wèi)星進(jìn)行拍攝,所獲取影像存在信息時(shí)效性較弱,周期比較長,光譜分辨率低以及容易受到天氣條件影響等問題。近年來,隨著自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及傳感器技術(shù)的快速發(fā)展,無人機(jī)航空技術(shù)得到飛速發(fā)展,其所承擔(dān)的任務(wù)已從試驗(yàn)靶機(jī)轉(zhuǎn)變?yōu)榭罩袀刹?應(yīng)用范圍也逐步由軍事領(lǐng)域擴(kuò)展至民用領(lǐng)域。與傳統(tǒng)的航空航天遙感技術(shù)相比,無人機(jī)高光譜遙感具有研制成本低、研制周期短、運(yùn)行成本低等優(yōu)勢。由此可見,無人機(jī)航空技術(shù)的成熟為獲取高光譜分辨率和高時(shí)效的遙感影像提供了有力支持,采用無人機(jī)獲取高光譜遙感影像為國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)服務(wù)必將成為未來高光譜遙感獲取技術(shù)的發(fā)展趨勢。在無人機(jī)高光譜遙感系統(tǒng)中,主要包含無人機(jī)飛行控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及在后續(xù)的高光譜遙感影像處理中特征提取等問題,而無人機(jī)飛行控制系統(tǒng)的核心技術(shù)是導(dǎo)航系統(tǒng)。因此,本文從導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計(jì)和高光譜遙感影像特征提取算法兩方面開展研究工作:①提出一種無人機(jī)的非線性導(dǎo)航尋跡控制方法,其特征在于,通過GPS模塊實(shí)時(shí)地獲取當(dāng)前無人機(jī)的地理位置和飛行方向,并以固定的導(dǎo)航控制周期執(zhí)行導(dǎo)航尋跡控制;每當(dāng)導(dǎo)航控制周期到達(dá)時(shí),執(zhí)行導(dǎo)航尋跡控制。針對(duì)不同的情況,通過設(shè)定的航線和當(dāng)前無人機(jī)的地理位置算出導(dǎo)航角,當(dāng)無人機(jī)遠(yuǎn)離設(shè)定的航線時(shí),飛行與航線任務(wù)夾角比較大,導(dǎo)致對(duì)應(yīng)的向心加速度或橫向加速度的值比較大,于是就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)較大的導(dǎo)航角,使無人機(jī)快速逼近航線。反之,無人機(jī)將以較小的導(dǎo)航角去逼近航線。利用該非線性導(dǎo)航尋跡控制方法,使得無人機(jī)即使在執(zhí)行復(fù)雜的飛行任務(wù)時(shí),也能根據(jù)具體的飛行狀態(tài)改變導(dǎo)航角?的計(jì)算方法,使得得到的導(dǎo)航角?更準(zhǔn)確。導(dǎo)航算法參數(shù)和可以根據(jù)無人機(jī)的飛行速度動(dòng)態(tài)地進(jìn)行調(diào)整。通過自主設(shè)計(jì)的無人機(jī)飛行控制系統(tǒng)平臺(tái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明:本文提出的非線性導(dǎo)航尋跡算法能夠滿足工程實(shí)際的需要。②在高光譜遙感影像的后續(xù)處理中,為了有效利用已標(biāo)記與未標(biāo)記樣本提高高光譜遙感影像分類精度,提出一種新的半監(jiān)督流形學(xué)習(xí)方法——半監(jiān)督稀疏鑒別嵌入算法(SSDE)。該算法結(jié)合了近鄰流形結(jié)構(gòu)及稀疏性的優(yōu)點(diǎn),不僅保留樣本間的稀疏重構(gòu)關(guān)系,而且通過引入少量有標(biāo)記的訓(xùn)練樣本以及大量無標(biāo)記訓(xùn)練樣本來獲得數(shù)據(jù)的內(nèi)在流形結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)鑒別特征提取,提高分類精度。在Washington DC Mall和Indian Pine數(shù)據(jù)集上的分類識(shí)別實(shí)驗(yàn)表明,該算法能夠較為有效地發(fā)現(xiàn)高維空間中數(shù)據(jù)的內(nèi)蘊(yùn)結(jié)構(gòu),SSDE算法比其他算法的分類性能有明顯的提升,在隨機(jī)選取8個(gè)有類別標(biāo)簽的訓(xùn)練樣本情況下,SSDE算法在Indian Pine和Washington DC Mall數(shù)據(jù)集上分類精度分別達(dá)到了77.36%和97.85%。本文針對(duì)小型無人機(jī)高光譜遙感的導(dǎo)航系統(tǒng)以及后續(xù)的影像處理進(jìn)行設(shè)計(jì),并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了算法的有效性。最后,針對(duì)小型無人機(jī)航空遙感系統(tǒng)的進(jìn)一步優(yōu)化,提出可行性建議。
【關(guān)鍵詞】：遙感技術(shù) 無人機(jī)系統(tǒng) 導(dǎo)航系統(tǒng) 高光譜影像處理 特征提取
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：V243.5;TP751
【目錄】：

• 中文摘要3-5
• 英文摘要5-9
• 1 緒論9-17
• 1.1 研究背景及意義9-10
• 1.2 遙感技術(shù)10-14
• 1.2.1 遙感成像技術(shù)發(fā)展10-12
• 1.2.2 遙感獲取平臺(tái)發(fā)展12-14
• 1.3 本文研究內(nèi)容14-15
• 1.4 論文的組織框架15-17
• 2 研究現(xiàn)狀17-30
• 2.1 無人機(jī)技術(shù)研究17-22
• 2.1.1 國內(nèi)外研究與應(yīng)用現(xiàn)狀17-20
• 2.1.2 發(fā)展前景20-22
• 2.2 遙感圖像特征提取方法22-28
• 2.2.1 子空間方法22-25
• 2.2.2 核方法25-26
• 2.2.3 流形學(xué)習(xí)方法26-28
• 2.3 論文的研究方法與技術(shù)路線28-29
• 2.3.1 研究方法28
• 2.3.2 研究路線28-29
• 2.4 本章小結(jié)29-30
• 3 無人機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計(jì)30-46
• 3.1 非線性導(dǎo)航算法30-36
• 3.1.1 非線性導(dǎo)航算法原理31-36
• 3.1.2 導(dǎo)航算法參數(shù)整定方法36
• 3.2 導(dǎo)航算法實(shí)驗(yàn)分析36-45
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)介紹36-40
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)定與數(shù)據(jù)分析40-45
• 3.3 本章小結(jié)45-46
• 4 基于稀疏保持嵌入算法的高光譜遙感影像分類46-57
• 4.1 特征提取的相關(guān)研究46-48
• 4.1.1 稀疏表示理論47
• 4.1.2 稀疏保持投影(SPP)47-48
• 4.2 半監(jiān)督稀疏鑒別嵌入(SSDE)48-50
• 4.2.1 算法原理48-49
• 4.2.2 算法步驟49-50
• 4.3 實(shí)驗(yàn)分析50-55
• 4.3.1 人工數(shù)據(jù)集(Synthetic datasets)50-51
• 4.3.2 Washington DC Mall數(shù)據(jù)集51-53
• 4.3.3 Indian Pine數(shù)據(jù)集53-55
• 4.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果評(píng)價(jià)55
• 4.5 本章小結(jié)55-57
• 5 總結(jié)與展望57-59
• 5.1 研究工作總結(jié)57-58
• 5.2 展望58-59
• 致謝59-60
• 參考文獻(xiàn)60-65
• 附錄65
• A. 作者在攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文65
• B. 作者在攻讀碩士學(xué)位期間參加的科研項(xiàng)目及獲獎(jiǎng)目錄65

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 辛健成;美國海軍無人機(jī)發(fā)展歷程[J];機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用;2000年05期

2 時(shí)兆峰;以色列組建專門的無人機(jī)管理部門[J];飛航導(dǎo)彈;2001年10期

3 徐文;俄羅斯的無人機(jī)系統(tǒng)——格蘭特[J];飛航導(dǎo)彈;2003年07期

4 何一波;各國使用的主要輕型無人機(jī)[J];飛航導(dǎo)彈;2003年11期

5 馬曉平;系統(tǒng)工程學(xué)在無人機(jī)研制中的應(yīng)用[J];航空科學(xué)技術(shù);2003年04期

6 柯邊;“影子200”戰(zhàn)術(shù)無人機(jī)[J];航天電子對(duì)抗;2003年06期

7 溫羨嶠,李英;從美國無人機(jī)的發(fā)展來看無人機(jī)在未來戰(zhàn)爭中的應(yīng)用前景[J];現(xiàn)代防御技術(shù);2003年05期

8 王永壽;日本無人機(jī)的研究開發(fā)現(xiàn)狀與動(dòng)向[J];飛航導(dǎo)彈;2003年08期

9 袁剛輝;徐志紅;;不斷壯大的俄羅斯無人機(jī)家族[J];現(xiàn)代兵器;2003年02期

10 徐文;俄羅斯無人機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀[J];飛航導(dǎo)彈;2004年02期

中國重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王林;張慶杰;朱華勇;沈林成;;遠(yuǎn)程異地多無人機(jī)系統(tǒng)控制權(quán)切換技術(shù)研究[A];2009中國控制與決策會(huì)議論文集（3）[C];2009年

2 譚健美;張琚;閆娟;;信息無人機(jī)系統(tǒng)——無人機(jī)發(fā)展史上新的里程碑[A];第二屆中國航空學(xué)會(huì)青年科技論壇文集[C];2006年

3 黃愛鳳;鄧克緒;;民用無人機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀及關(guān)鍵技術(shù)[A];第九屆長三角科技論壇——航空航天科技創(chuàng)新與長三角經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型發(fā)展分論壇論文集[C];2012年

4 劉長亮;;無人機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)氣道開度自適應(yīng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[A];2009年中國智能自動(dòng)化會(huì)議論文集（第三分冊）[C];2009年

5 丁霖;;無人機(jī)系統(tǒng)人機(jī)交互界面淺析[A];探索 創(chuàng)新 交流（第4集）——第四屆中國航空學(xué)會(huì)青年科技論壇文集[C];2010年

6 劉澤坤;呂繼淮;;艦載無人機(jī)系統(tǒng)的環(huán)境適應(yīng)性[A];人—機(jī)—環(huán)境系統(tǒng)工程創(chuàng)立20周年紀(jì)念大會(huì)暨第五屆全國人—機(jī)—環(huán)境系統(tǒng)工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2001年

7 葉烽;宋祖勛;;無人機(jī)系統(tǒng)電磁兼容性測試研究[A];第十四屆全國電磁兼容學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2004年

8 易當(dāng)祥;呂國志;沈玲玲;;多級(jí)路況下車載無人機(jī)疲勞載荷仿真[A];第十二屆全國疲勞與斷裂學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2004年

9 錢正祥;金繼才;楊鷺怡;;未來局部戰(zhàn)爭中反無人機(jī)作戰(zhàn)對(duì)策研究[A];探索創(chuàng)新交流－－中國航空學(xué)會(huì)青年科技論壇文集[C];2004年

10 高鵬騏;晏磊;趙紅穎;何定洲;;無人機(jī)遙感控制平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[A];第十五屆全國遙感技術(shù)學(xué)術(shù)交流會(huì)論文摘要集[C];2005年

中國重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 洪山;法國、德國和西班牙簽約共同研發(fā)三國無人機(jī)系統(tǒng)[N];中國航空?qǐng)?bào);2007年

2 崔璽康;對(duì)抗無人機(jī)所面臨的新挑戰(zhàn)[N];中國航空?qǐng)?bào);2007年

3 林英;無人機(jī)將進(jìn)入現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)領(lǐng)域[N];光明日?qǐng)?bào);2007年

4 本報(bào)記者 陳永杰　馬佳;中國無人機(jī)亮相：戰(zhàn)爭“零傷亡”將實(shí)現(xiàn)[N];北京科技報(bào);2008年

5 祖茜楓;“綜合者”：攜帶小導(dǎo)彈的小無人機(jī)[N];中國國防報(bào);2008年

6 王磊;印度期望打造強(qiáng)大無人機(jī)部隊(duì)[N];學(xué)習(xí)時(shí)報(bào);2009年

7 李荔;無人機(jī)“俯瞰”黃河災(zāi)情[N];北京科技報(bào);2011年

8 本報(bào)記者 宋斌斌;我國無人機(jī)應(yīng)用高端化趨勢明顯[N];中國工業(yè)報(bào);2011年

9 吳飛;反恐十年無人機(jī)扶搖直上[N];中國航空?qǐng)?bào);2011年

10 司古;美無人機(jī)遭神秘病毒入侵[N];國防時(shí)報(bào);2011年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 劉洋;動(dòng)態(tài)環(huán)境中的無人機(jī)路徑規(guī)劃研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2015年

2 陳巖;蟻群優(yōu)化理論在無人機(jī)戰(zhàn)術(shù)控制中的應(yīng)用研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2007年

3 林林;基于協(xié)同機(jī)制的多無人機(jī)任務(wù)規(guī)劃研究[D];北京郵電大學(xué);2013年

4 劉春陽;無人機(jī)隱身技術(shù)若干問題研究[D];西安電子科技大學(xué);2012年

5 王小剛;非線性濾波方法在無人機(jī)相對(duì)導(dǎo)航上的應(yīng)用研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

6 黃國勇;變推力軸線無人機(jī)飛行控制技術(shù)研究[D];南京航空航天大學(xué);2009年

7 鄭維剛;基于無人機(jī)紅外影像技術(shù)的配電網(wǎng)巡檢系統(tǒng)研究[D];沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué);2014年

8 許德新;無人機(jī)光電載荷視軸穩(wěn)定技術(shù)研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2011年

9 唐晏;基于無人機(jī)采集圖像的植被識(shí)別方法研究[D];成都理工大學(xué);2014年

10 王世華;碟型涵道式無人機(jī)總體設(shè)計(jì)及飛行控制系統(tǒng)理論與仿真研究[D];復(fù)旦大學(xué);2011年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 趙敏;分布式多類型無人機(jī)協(xié)同任務(wù)分配研究及仿真[D];南京理工大學(xué);2009年

2 劉志花;無人機(jī)故障預(yù)測與健康管理技術(shù)研究[D];北京化工大學(xué);2010年

3 劉愛兵;可變形無人機(jī)設(shè)計(jì)[D];南京航空航天大學(xué);2009年

4 易姝姝;無人機(jī)飛行場景及數(shù)據(jù)的可視化仿真與實(shí)現(xiàn)[D];電子科技大學(xué);2010年

5 張佳璐;無人機(jī)項(xiàng)目綜合評(píng)價(jià)研究[D];北京郵電大學(xué);2011年

6 趙志鴻;某型無人機(jī)雙發(fā)火箭助推發(fā)射動(dòng)力學(xué)建模與仿真研究[D];南京理工大學(xué);2007年

7 李建華;某無人機(jī)發(fā)射系統(tǒng)技術(shù)研究[D];南京理工大學(xué);2008年

8 戴世通;無人機(jī)飛行可視化仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D];西安理工大學(xué);2008年

9 曹攀峰;敵對(duì)與非敵對(duì)環(huán)境下無人機(jī)群的協(xié)同搜索路徑與策略研究[D];復(fù)旦大學(xué);2010年

10 張錫憲;無人機(jī)測控中數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];電子科技大學(xué);2009年

，

本文編號(hào)：615622