基于機載嵌入式平臺的無人機視覺輔助自主降落.pdf

1、近年來，小型多旋翼無人機在航拍、測繪、電力巡線、空中偵察等領域被廣泛關注并大量應用。隨著應用領域的拓寬，對于無人機智能化的需求也越來越高。而計算機視覺具有信息量大、獨立性高等優(yōu)點，能夠為無人機的智能飛行提供豐富的外界信息，所以，無人機的視覺導航研究對于無人機智能化的提高具有深遠的意義。
　　論文首先分析了四旋翼無人機的基本運動狀態(tài)。討論了延長無人機航時的方案，測試了多種旋翼-電機-電池組合的力效數(shù)據(jù)。依據(jù)得到的數(shù)據(jù)搭建了多種尺寸、

2、航
　　時與負載能力的多旋翼載機。使用牛頓歐拉方程建立了無人機的數(shù)學模型，并對電機-旋翼組合進行建模，得到了無人機的狀態(tài)方程。
　　然后，設計并實現(xiàn)了無人機視覺導航硬件平臺。根據(jù)通用性、負載均衡、接口可靠等設計原則，創(chuàng)新性地提出了一種包含雙處理器的飛行控制器架構。完成了飛行控制器各個分系統(tǒng)的硬件設計，并設計了飛控系統(tǒng)通訊協(xié)議。根據(jù)機載視覺對于處理能力的需求，選擇了合適的機載嵌入式處理器與攝像機。完成了包含機體與動力系統(tǒng)、飛控

3、系統(tǒng)、視覺導航系統(tǒng)、圖像穩(wěn)定傳輸系統(tǒng)四部分在內(nèi)的整體硬件設計。
　　接著，研究了無人機視覺輔助自主降落中所涉及的控制方法與圖像處理方法。介紹了針孔攝像機模型，推導了攝像機的位姿表示，并在該基礎上完成了位姿估計算法的推導。設計了一個包含兩個階段的無人機自主降落過程與云臺追蹤控制器?；诓煌挠布Y構與控制方式，詳細闡述了三種降落模式的工作原理與優(yōu)缺點。針對最后階段丟失視覺反饋的問題，創(chuàng)新性地提出了圖像算法與控制方式的改進方案。