基于視覺的無人直升機(jī)著落導(dǎo)航技術(shù)研究.pdf

1、無人直升機(jī)在軍事和民用等方面都具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值，而自主著落導(dǎo)航技術(shù)是無人直升機(jī)研究的核心。與傳統(tǒng)導(dǎo)航方式相比，利用計(jì)算機(jī)視覺實(shí)現(xiàn)無人直升機(jī)的自主著落，可以節(jié)省人力和物力，且具有精度高、不受電子干擾等優(yōu)點(diǎn)。
　　本文首先根據(jù)無人直升機(jī)自主著落的導(dǎo)航需求給出了一個(gè)基于計(jì)算機(jī)視覺進(jìn)行自主著落的導(dǎo)航系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，包括了一種新式的人工地標(biāo)，導(dǎo)航系統(tǒng)的硬件組成，以及導(dǎo)航系統(tǒng)的算法流程等。
　　然后，基于人工地標(biāo)中所含的兩個(gè)同心圓，設(shè)

2、計(jì)了人工地標(biāo)的檢測(cè)與跟蹤方法。該方法首先對(duì)獲取的圖像進(jìn)行預(yù)處理獲得二值圖像，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行邊緣檢測(cè)和輪廓跟蹤提取出圖像中的所有輪廓線，對(duì)各個(gè)輪廓線進(jìn)行橢圓擬合找出形狀為橢圓的輪廓線，然后再對(duì)各個(gè)橢圓輪廓進(jìn)行判別，檢測(cè)出人工地標(biāo)?；诳柭鼮V波，以橢圓參數(shù)為狀態(tài)量，設(shè)計(jì)了人工地標(biāo)的跟蹤方法。
　　其次，基于人工地標(biāo)中所含的使用三基色構(gòu)成的彩色圓，設(shè)計(jì)了無人機(jī)與人工地標(biāo)的相對(duì)位姿估計(jì)方法。該方法首先建立圓形目標(biāo)的成像幾何模型，在此基礎(chǔ)

3、上估算出位置，橫滾角，和俯仰角。然后利用彩色圓中不同顏色的分布信息估算出偏航角，并消除估算結(jié)果的二義性，獲得位置和姿態(tài)估計(jì)的最終結(jié)果。
　　最后，本文對(duì)所提出的視覺導(dǎo)航方法進(jìn)行了綜合仿真試驗(yàn)和分析。先是對(duì)影響位姿估計(jì)精度的因素進(jìn)行了仿真分析，其結(jié)果為視覺導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了相關(guān)的參考。然后以無人直升機(jī)著艦為例，采用了本文所設(shè)計(jì)的視覺著落導(dǎo)航方法，設(shè)置了視覺導(dǎo)航系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)，通過仿真對(duì)本文所提出的視覺著落導(dǎo)航方法進(jìn)行了驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)結(jié)果