計算機視覺是無人機應用中的重要輔助技術(shù),在軍事偵測、警務(wù)巡邏、航空拍攝、電力巡檢等無人機應用領(lǐng)域中均有其廣泛的運用。該技術(shù)具有感知信息量大、獨立性高、實時性好等優(yōu)點,能夠協(xié)助無人機獲取豐富的外界信息,幫助無人機更高效、更精確地運行,因此利用視覺技術(shù)輔助導航的無人機系統(tǒng)研究具有重要意義。無人機執(zhí)行任務(wù)時,可以分為參照任務(wù)路徑的自主飛行和任務(wù)完成后的自主降落兩個子任務(wù),這兩個子任務(wù)中,視覺輔助技術(shù)的引入大大提高了無人機的飛行性能。本文針對搭載單目視覺的無人機對地面移動機器人的自主跟蹤與降落問題展開研究,主要內(nèi)容如下:首先,搭建無人機搭載單目相機對地面移動機器人的自主跟蹤與降落任務(wù)系統(tǒng)。選用DJIM100無人機為飛行平臺,輔助有GPS、Guidance等傳感器。使用Nomachine軟件作為機載電腦與地面站電腦的數(shù)據(jù)聯(lián)接橋梁對無人機進行控制。利用張氏標定法完成無人機上單目相機的標定,獲得單目相機內(nèi)參并對單目相機的圖像畸變進行校正,幫助后續(xù)圖像處理算法獲得更加準確的計算效果。其次,對無人機進行簡單的物理建模,分析無人機各種飛行狀態(tài)的控制原理。推導常用無人機坐標系之間的轉(zhuǎn)換,用以解決GPS信號在無...

【文章頁數(shù)】：58 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
中文摘要
Abstract
第一章 引言
    1.1 課題的研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 四旋翼無人機的研究現(xiàn)狀
        1.2.2 無人機利用視覺技術(shù)實現(xiàn)的自主跟蹤與降落研究現(xiàn)狀
    1.3 論文的主要內(nèi)容
    1.4 本文的結(jié)構(gòu)安排
第二章 系統(tǒng)軟硬件搭建與相機標定
    2.1 任務(wù)系統(tǒng)硬件框架
        2.1.1 飛行平臺簡介
        2.1.2 地面移動機器人平臺
        2.1.3 無人機地面站監(jiān)控
        2.1.4 數(shù)據(jù)傳輸模塊
        2.1.5 單目攝像機選用
    2.2 單目相機標定
    2.3 系統(tǒng)軟件開發(fā)平臺
        2.3.1 ROS操作系統(tǒng)
        2.3.2 M100軟件開發(fā)平臺
    2.4 本章小結(jié)
第三章 無人機自主飛行控制研究
    3.1 無人機物理建模與飛行狀態(tài)分析
    3.2 無人機坐標系定義及轉(zhuǎn)換
    3.3 無人機自主控制系統(tǒng)實現(xiàn)
        3.3.1 無人機自主飛行的軟件實現(xiàn)
        3.3.2 無人機自主飛行實驗及結(jié)果
    3.4 本章小結(jié)
第四章 無人機對地面機器人的自主追蹤與降落方法
    4.1 無人機對地面目標任務(wù)系統(tǒng)坐標系
    4.2 圖像檢測位姿估計算法
        4.2.1 無人機方形標識檢測位姿估計算法
        4.2.2 無人機二維碼標識檢測位姿估計算法
    4.3 視覺輔助無人機對地面目標的自主跟蹤控制
    4.4 視覺輔助的無人機自主降落的控制
        4.4.1 控制器設(shè)計
        4.4.2 組合尺度的二維碼降落標識設(shè)計
        4.4.3 無人機自主降落過程
    4.5 基于粒子濾波的無人機位置估計算法
    4.6 本章小結(jié)
第五章 無人機自主跟蹤與降落系統(tǒng)飛行驗證
    5.1 無人機固定點懸停實驗
    5.2 無人機對地面移動機器人自主跟蹤實驗
    5.3 無人機對地面移動機器人自主降落實驗
    5.4 本章小結(jié)
結(jié)論與展望
參考文獻
致謝
個人簡歷、在學期間的研究成果及發(fā)表的學術(shù)論文



本文編號：4019579