四旋翼無人機室內自主導航系統(tǒng)的研究與實現(xiàn).pdf

1、無人機的導航技術近年來有較大的發(fā)展，但大部分的導航技術只適用于室外場地，對于室內導航技術還需要加強深入研究。本文根據室內飛行要求搭建了微型四旋翼無人機，將其作為飛行平臺，運用單目視覺輔助系統(tǒng)與激光測距儀開發(fā)了室內自主導航系統(tǒng)，并完成無人機系統(tǒng)的室內自主導航。本文的主要工作和創(chuàng)新如下所述。
　　首先，在比較幾種室內導航方法的基礎上，結合采納視覺導航與激光測距儀導航的優(yōu)點，決定綜合運用兩者共同服務于室內導航;根據室內飛行環(huán)境的要求，通

2、過對比分析，為四旋翼無人機選擇“X”字飛行模式與室內導航實現(xiàn)方案;采用單目攝像機、圖像傳輸模塊和激光測距儀等組成室內導航系統(tǒng);根據所選方案構建四旋翼無人機的硬件系統(tǒng);研究開發(fā)包含四旋翼無人機的姿態(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，并將經典PID控制應用與四旋翼無人機的飛行控制。
　　其次，對單目視覺系統(tǒng)的輔助導航進行了研究。根據攝像機成像原理，選擇鏡頭畸變的非線性攝像機模型，通過攝像機標定確定攝像機內參，根據Pn

3、P問題理論，利用窗口4個共面的特征角點來解算進入窗口目標的位姿;采用機器視覺的透視可變形模板匹配方法解算識別密文標志，并確定了密文標志相對無人機的姿態(tài)角信息，從而輔助無人機進入目標房間。
　　然后，利用激光測距儀的數(shù)據點集創(chuàng)建局部地圖，通過數(shù)據匹配實現(xiàn)四旋翼無人機的自定位;根據單目視覺系統(tǒng)提供的信息進行路徑規(guī)劃，從而實現(xiàn)更加智能化的室內自主導航。在進行激光測距儀數(shù)據匹配時，采用改進的ICP匹配，減少了匹配的計算時間，提高了導航的實