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文檔簡介
1、近年來,固定翼無人機(jī)以其載重量大、續(xù)航時間長、低成本、無傷亡風(fēng)險、不受人體體形限制等優(yōu)點(diǎn),被廣泛的應(yīng)用于軍事偵察領(lǐng)域。但統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明無人機(jī)在著陸的過程中往往具有依賴固定跑道或者著陸配套設(shè)備無法在未知區(qū)域進(jìn)行著陸、已有著陸系統(tǒng)昂貴且安裝不便的不足,因此針對無人機(jī)的著陸導(dǎo)航研究一直是國內(nèi)外大量機(jī)構(gòu)的研究熱點(diǎn)。其中,視覺導(dǎo)航以其輕巧、造價低廉、完全自主性的優(yōu)勢,并且在近距離具有更好的導(dǎo)航精度,成為了一大研究方向,衍生出了針對固定翼式無人機(jī)的視
2、覺著陸方法。針對固定翼式無人機(jī)的視覺著陸問題,本文選擇了以自然環(huán)境中的地平線信息和無人機(jī)著陸必備的跑道信息的圖像作為著陸研究對象,從圖像預(yù)處理、著陸特征提取、視覺姿態(tài)解算、著陸軌跡生成、著陸過程引導(dǎo)這幾個方面進(jìn)行展開論述。
首先,提取無人機(jī)攝像頭實(shí)時圖像特征。針對圖像預(yù)處理,為提取導(dǎo)航算法所需的地平線和跑道信息,使用暗原色先驗(yàn)處理方法對圖像進(jìn)行預(yù)處理,減少云、煙、霧的干擾。在對暗原色圖像進(jìn)行圖像分割后存在的干擾信息時,引入形態(tài)
3、學(xué)圖像處理,排除圖像中的無用信息,有效分割出地平線;另外,由于跑道背景情況比較復(fù)雜,在分割過程用紋理分析方法進(jìn)行改進(jìn),增加了圖像邊緣提取效果。采用Hough變換對直線特征進(jìn)行提取,并從單張圖像和序列圖像兩方面進(jìn)行了算法改進(jìn),減少過程計算量。
然后,就著陸導(dǎo)航問題,建立基于機(jī)器視覺的無人機(jī)位姿估計模型。提出了利用地平線信息與相機(jī)之間的幾何關(guān)系獲取無人機(jī)的姿態(tài)的導(dǎo)航方法。建立了光流法和無人機(jī)角速度間的模型關(guān)系,設(shè)計出以地平線的光流
4、信息為基礎(chǔ)的無人機(jī)測姿方法。為了提高導(dǎo)航數(shù)據(jù)的精度,采用了擴(kuò)展卡爾曼濾波算法對地平線法和光流法兩種測姿方法的結(jié)果進(jìn)行了數(shù)據(jù)融合,并引入殘差進(jìn)行統(tǒng)計判斷,去除數(shù)據(jù)中的錯誤項,增加導(dǎo)航精度。
最后,設(shè)計了無人機(jī)著陸引導(dǎo)控制。為了完成對固定翼式無人機(jī)的著陸引導(dǎo),根據(jù)航路點(diǎn)生成了著陸參考軌跡,計算了參考航向角。提出基于視覺法,根據(jù)跑道信息獲取到無人機(jī)的飛行航向角;根據(jù)跑道寬度信息獲取到無人機(jī)的實(shí)時高度信息。建立橫、縱向制導(dǎo)控制回路,實(shí)
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