基于視覺的四旋翼無人機(jī)目標(biāo)跟蹤系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
【學(xué)位單位】:電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】:碩士
【學(xué)位年份】:2019
【中圖分類】:V279
【部分圖文】:
圖 1-1 軍事偵察無人機(jī)跟蹤可疑地面目標(biāo)(圖左)與航拍攝影時(shí)跟蹤拍攝主體(圖右)筆者所在的團(tuán)隊(duì)長期從事飛行器導(dǎo)航與控制 多傳感器融合及運(yùn)動控制等方面的研究及應(yīng)用,已在四旋翼無人機(jī)飛行控制和行業(yè)應(yīng)用方面有突出成果 在自研飛控已驗(yàn)證基本成熟的基礎(chǔ)上,團(tuán)隊(duì)利用四旋翼平臺搭載攝像機(jī)及激光雷達(dá)等傳感器,在室內(nèi)室外環(huán)境下均開展了相關(guān)研究工作 已經(jīng)完成了多款平臺的研制,如圖 1-2 所示,包括:基于雙目攝像頭的室外環(huán)境自主避障四旋翼;基于單目攝像頭的 LED 燈追蹤四旋翼;基于激光雷達(dá)的室內(nèi)未知環(huán)境自主探測導(dǎo)航四旋翼;基于三維激光雷達(dá)與可見光融合技術(shù)的室內(nèi)環(huán)境自主導(dǎo)航四旋翼;基于 Leader-follower 的分布式編隊(duì)控制系統(tǒng)等 其中,利用基于激光雷達(dá)的室內(nèi)未知環(huán)境自主探測導(dǎo)航四旋翼這一平臺與國家電網(wǎng)重慶電科院合作衍生的 隧道自主巡視四旋翼系統(tǒng) 在由航天科技集團(tuán)公司科學(xué)技術(shù)委員會主辦,航天科技集團(tuán)公司一院十二所和宇航智能控制技術(shù)國家級重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室承辦的首屆BAACI杯航天人工智能創(chuàng)新創(chuàng)意大賽中榮獲三等獎 筆者所在團(tuán)隊(duì)豐富的四旋翼無人機(jī)相關(guān)系統(tǒng)研發(fā)經(jīng)驗(yàn)為基于視覺的四旋翼無人機(jī)目標(biāo)追蹤系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)提供了強(qiáng)有力的保障
圖 1-1 軍事偵察無人機(jī)跟蹤可疑地面目標(biāo)(圖左)與航拍攝影時(shí)跟蹤拍攝主體(圖右)筆者所在的團(tuán)隊(duì)長期從事飛行器導(dǎo)航與控制 多傳感器融合及運(yùn)動控制等方面的研究及應(yīng)用,已在四旋翼無人機(jī)飛行控制和行業(yè)應(yīng)用方面有突出成果 在自研飛控已驗(yàn)證基本成熟的基礎(chǔ)上,團(tuán)隊(duì)利用四旋翼平臺搭載攝像機(jī)及激光雷達(dá)等傳感器,在室內(nèi)室外環(huán)境下均開展了相關(guān)研究工作 已經(jīng)完成了多款平臺的研制,如圖 1-2 所示,包括:基于雙目攝像頭的室外環(huán)境自主避障四旋翼;基于單目攝像頭的 LED 燈追蹤四旋翼;基于激光雷達(dá)的室內(nèi)未知環(huán)境自主探測導(dǎo)航四旋翼;基于三維激光雷達(dá)與可見光融合技術(shù)的室內(nèi)環(huán)境自主導(dǎo)航四旋翼;基于 Leader-follower 的分布式編隊(duì)控制系統(tǒng)等 其中,利用基于激光雷達(dá)的室內(nèi)未知環(huán)境自主探測導(dǎo)航四旋翼這一平臺與國家電網(wǎng)重慶電科院合作衍生的 隧道自主巡視四旋翼系統(tǒng) 在由航天科技集團(tuán)公司科學(xué)技術(shù)委員會主辦,航天科技集團(tuán)公司一院十二所和宇航智能控制技術(shù)國家級重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室承辦的首屆BAACI杯航天人工智能創(chuàng)新創(chuàng)意大賽中榮獲三等獎 筆者所在團(tuán)隊(duì)豐富的四旋翼無人機(jī)相關(guān)系統(tǒng)研發(fā)經(jīng)驗(yàn)為基于視覺的四旋翼無人機(jī)目標(biāo)追蹤系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)提供了強(qiáng)有力的保障
1.2.1 四旋翼無人機(jī)技術(shù)研究現(xiàn)狀人們對于四旋翼這種構(gòu)型的飛行器的研究實(shí)際上非常早,有文字和圖片記錄的最早的四旋翼飛行器(圖 1-3 左)由法國 Breguet 兄弟于 1907 年在 C.Richet 教授的指導(dǎo)下制造成功,僅比萊特兄弟發(fā)明固定翼飛行器晚了 5 年,但該飛機(jī)沒有設(shè)計(jì)控制裝置,飛行極其不穩(wěn)定,在第一次試飛中僅離地約 0.6 米并保持 1 分鐘,被認(rèn)為是人類第一次實(shí)現(xiàn)載人旋翼飛行器的飛行[4] 隨后在 1920 年,étienneOehmichen 設(shè)計(jì)的四旋翼飛行器(圖 1-3 中)成功飛行了 14 分鐘,創(chuàng)造了當(dāng)時(shí)直升機(jī)領(lǐng)域的世界紀(jì)錄[4] 1956年,M.K.Adman制造了一架具有四個(gè)19英寸螺旋槳,由兩個(gè) 90 馬力發(fā)動機(jī)作為旋翼動力來源的四旋翼飛行器 Convertawing(s圖 1-3 右),其外形與飛行控制方法都非常接近現(xiàn)代四旋翼無人機(jī)[4] 然而,與固定翼或直升機(jī)不同,四旋翼飛行器是一種不穩(wěn)定欠驅(qū)動系統(tǒng),它的槳葉只能產(chǎn)生相對機(jī)身向上的升力,所以由人工來進(jìn)行控制很難控制好,最好要有自動控制器來進(jìn)行姿態(tài)控制才能穩(wěn)定飛行 受限于當(dāng)時(shí)的微控制器和傳感器水平,這一構(gòu)型的飛行器的研究趨于停滯并淡出人們的視野
【參考文獻(xiàn)】
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1 王俊生;馬宏緒;蔡文瀾;稅海濤;聶博文;;基于ADRC的小型四旋翼無人直升機(jī)控制方法研究[J];彈箭與制導(dǎo)學(xué)報(bào);2008年03期
2 聶博文;馬宏緒;王劍;王建文;;微小型四旋翼飛行器的研究現(xiàn)狀與關(guān)鍵技術(shù)[J];電光與控制;2007年06期
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9 譚廣超;四旋翼飛行器姿態(tài)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];大連理工大學(xué);2013年
10 江斌;小型四旋翼低空無人飛行器綜合設(shè)計(jì)[D];浙江大學(xué);2013年
本文編號:2881796
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