四旋翼無(wú)人機(jī)室內(nèi)自主導(dǎo)航系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、無(wú)人機(jī)的導(dǎo)航技術(shù)近年來(lái)有較大的發(fā)展，但大部分的導(dǎo)航技術(shù)只適用于室外場(chǎng)地，對(duì)于室內(nèi)導(dǎo)航技術(shù)還需要加強(qiáng)深入研究。本文根據(jù)室內(nèi)飛行要求搭建了微型四旋翼無(wú)人機(jī)，將其作為飛行平臺(tái)，運(yùn)用單目視覺(jué)輔助系統(tǒng)與激光測(cè)距儀開(kāi)發(fā)了室內(nèi)自主導(dǎo)航系統(tǒng)，并完成無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的室內(nèi)自主導(dǎo)航。本文的主要工作和創(chuàng)新如下所述。
　　首先，在比較幾種室內(nèi)導(dǎo)航方法的基礎(chǔ)上，結(jié)合采納視覺(jué)導(dǎo)航與激光測(cè)距儀導(dǎo)航的優(yōu)點(diǎn)，決定綜合運(yùn)用兩者共同服務(wù)于室內(nèi)導(dǎo)航;根據(jù)室內(nèi)飛行環(huán)境的要求，通

2、過(guò)對(duì)比分析，為四旋翼無(wú)人機(jī)選擇“X”字飛行模式與室內(nèi)導(dǎo)航實(shí)現(xiàn)方案;采用單目攝像機(jī)、圖像傳輸模塊和激光測(cè)距儀等組成室內(nèi)導(dǎo)航系統(tǒng);根據(jù)所選方案構(gòu)建四旋翼無(wú)人機(jī)的硬件系統(tǒng);研究開(kāi)發(fā)包含四旋翼無(wú)人機(jī)的姿態(tài)控制回路、位置控制回路和高度控制回路的飛行控制軟件，并將經(jīng)典PID控制應(yīng)用與四旋翼無(wú)人機(jī)的飛行控制。
　　其次，對(duì)單目視覺(jué)系統(tǒng)的輔助導(dǎo)航進(jìn)行了研究。根據(jù)攝像機(jī)成像原理，選擇鏡頭畸變的非線性攝像機(jī)模型，通過(guò)攝像機(jī)標(biāo)定確定攝像機(jī)內(nèi)參，根據(jù)Pn

3、P問(wèn)題理論，利用窗口4個(gè)共面的特征角點(diǎn)來(lái)解算進(jìn)入窗口目標(biāo)的位姿;采用機(jī)器視覺(jué)的透視可變形模板匹配方法解算識(shí)別密文標(biāo)志，并確定了密文標(biāo)志相對(duì)無(wú)人機(jī)的姿態(tài)角信息，從而輔助無(wú)人機(jī)進(jìn)入目標(biāo)房間。
　　然后，利用激光測(cè)距儀的數(shù)據(jù)點(diǎn)集創(chuàng)建局部地圖，通過(guò)數(shù)據(jù)匹配實(shí)現(xiàn)四旋翼無(wú)人機(jī)的自定位;根據(jù)單目視覺(jué)系統(tǒng)提供的信息進(jìn)行路徑規(guī)劃，從而實(shí)現(xiàn)更加智能化的室內(nèi)自主導(dǎo)航。在進(jìn)行激光測(cè)距儀數(shù)據(jù)匹配時(shí)，采用改進(jìn)的ICP匹配，減少了匹配的計(jì)算時(shí)間，提高了導(dǎo)航的實(shí)