IARC第7代任務中定位與目標跟蹤方法研究.pdf

1、空中機器人在航拍、運輸、巡檢、搜救等領域有廣泛應用，其定位、導航和目標跟蹤技術也成為研究熱點。國際空中機器人大賽是最具挑戰(zhàn)性的無人機賽事之一，大賽目的是推動空中機器人技術發(fā)展，其任務都是當前無人機技術所不能達到的，參與和研究比賽任務有重要意義，本文在大賽第7代任務背景下展開，主要工作和創(chuàng)新如下所述。
　　1.根據比賽任務，搭建了智能四旋翼平臺。平臺利用機載電腦實現視覺定位、目標跟蹤、避障等上層功能，針對遙控和程序控制的切換問題，設

2、計了手自動切換系統(tǒng)，系統(tǒng)由STM32單片機接收遙控器和機載電腦指令，根據遙控器手自動切換檔位，將相應遙控或程序控制指令傳給下層飛控。該四旋翼平臺既能應用于比賽場景，也可用于巡檢、救援等其他場合。
　　2.基于單目視覺和IMU開發(fā)了定位與懸停系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用光流法對飛行器運動速度進行估計，并結合卡爾曼濾波算法實現了光流速度與IMU信息的數據融合，提高了飛行器速度估計的精度和平滑性，同時基于速度信息設計了位置速度串級控制器，實現了飛行

3、器的視覺懸停。此外，針對光流法積分存在累計誤差的問題，提出了一種基于比賽場地方格和張正友相機標定法的視覺定位方案，詳細闡述了方案原理，并進行了可行性分析。
　　3.針對單目標識別、跟蹤與觸碰問題，提出了一種綜合解決方案。該方案利用CamShift算法進行單目標識別，利用PID控制器進行目標跟蹤，并采用基于開關控制的高度控制器實現觸碰。在AR.Drone四旋翼上進行了實驗，驗證了算法的有效性，實現了比賽內容中的單目標驅趕目標。