The Integrated Navigation and Control of Hexacopter Basing on vision.pdf

1、近些年，隨著科學技術的進步，無人機飛行技術逐漸從軍用領域向大眾消費者領域普及。其中，多旋翼飛行器由于其飛行穩(wěn)定、結構簡單、易于操作、方便維護等優(yōu)點，被廣泛應用到航拍攝影、軍事偵察、災情監(jiān)視等領域。而在學術研究領域，它發(fā)揮著重要的作用，如復雜環(huán)境導航[1]、飛行器數(shù)學模型的構建[2]、姿態(tài)控制算法的研究[3-6]、室內外飛行避障[7]、定位導航[8]和地圖構建（SLAM）[9]和編隊飛行[10]?；谝曈X信息與傳統(tǒng)的慣性導航系統(tǒng)的組合導航

2、，能夠解決目前亟待解決的室內導航難題，不僅提高飛行器導航的精度，而且增強了導航的可靠性。因此，本文對基于視覺的組合導航和控制進行了研究。本文主要完成的工作有以下幾點：
　　1.提出了視覺位置、姿態(tài)測量的方案，設計了特定的標識物，并給出了通過特定標識物來判斷飛行器位置和姿態(tài)的方法，并驗證了算法的可行性以及精度。視覺位姿測量的核心包括快速頂點識別算法和視覺相對位姿的測量；
　　2.針對傳統(tǒng)的慣導測量中陀螺儀的時間漂移問題，通過加

3、速度計和羅盤對慣導進行修正，一定程度緩解了陀螺儀的漂移問題；采用卡爾曼濾波的最優(yōu)估計算法融合視覺和慣導的測量結果；針對視覺和慣導頻率不一致和視覺測量可能出現(xiàn)的粗大誤差問題，對卡爾曼濾波的算法進行了相應的改進。最后通過實驗驗證了融合的效果；
　　3.提出了飛行器位姿的自抗擾(ADRC)控制器。針對飛行器的三個位置參數(shù)X、Y、Z和三個姿態(tài)參數(shù)?、?、?設計了共六個ADRC自抗擾控制器。自抗擾控制不依賴系統(tǒng)模型，可以消除通道耦合，并且克