余輝處理下視景像用于航姿解算的關(guān)鍵技術(shù).pdf

1、自主飛行是無人機實用化最關(guān)鍵技術(shù)之一，由于環(huán)境及其他因素的影響，GPS信號容易被遮擋而丟失，無人機使用的組合導(dǎo)航系統(tǒng)失去GPS數(shù)據(jù)修正導(dǎo)致姿態(tài)測量值逐漸漂移甚至發(fā)散。無人飛行器視覺系統(tǒng)的構(gòu)建和利用能為其穩(wěn)定飛行提供相關(guān)的導(dǎo)航控制信息。
　　本文基于余輝處理方法對無人飛行器航行姿態(tài)角進行估算，針對其中多項關(guān)鍵技術(shù)，本文的主要研究內(nèi)容如下：
　　1)闡述無人機遙感系統(tǒng)傳感器的成像原理，航行姿態(tài)與傳感器外方位角的對應(yīng)關(guān)系。在構(gòu)建無

2、人機遙感系統(tǒng)下視景像成像數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，分析因無人機姿態(tài)角對下視景像成像區(qū)域分別產(chǎn)生的影響。
　　2)提出下視景像幾何畸變余輝處理的模擬仿真方法。模擬飛行器均速飛行時不同的飛行姿態(tài)角所產(chǎn)生的幾何畸變的圖像序列，并利用時間域上的平滑濾波模擬圖像余輝效果，以出現(xiàn)傳感器運動時所拍攝的下視景像的像元灰度會維持一段時間才消失的現(xiàn)象。提取處于灰度變化明顯的若干個區(qū)域邊界的余輝線段，從而獲得余輝線段的分布與無人機姿態(tài)呈現(xiàn)規(guī)律性的關(guān)系。

3、　　3)提出一種基于余輝處理下視景像航姿解算的方法。針對余輝仿真得到的余輝線段隨著航姿的變化形態(tài)，選擇合適的余輝線段特征，逐一討論無人機姿態(tài)角估計的方法。利用余輝線段呈現(xiàn)傾角和偏航角的對應(yīng)關(guān)系，求出偏航角。對于俯仰或者俯仰、偏航運動同時存在的情況下的飛行姿態(tài)估計，引入機器視覺的圖像雅克比矩陣，將無人機傳感器系統(tǒng)看作無標(biāo)定視覺伺服系統(tǒng)的簡化，循環(huán)遞推姿態(tài)角。對于滾動角也不為零的情況，在利用圖像雅克比矩陣的同時，需要選取圖像特征控制點，完成