基于視覺輔助著陸的四旋翼飛行器設(shè)計及實(shí)現(xiàn).pdf

1、四旋翼飛行器由于體積小，成本低，適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)，在農(nóng)業(yè)、商業(yè)、軍工業(yè)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。其理論研究涉及剛體動力學(xué)、空氣動力學(xué)、控制理論、慣性導(dǎo)航和信號檢測與濾波等學(xué)科，其中快速、準(zhǔn)確地獲得四旋翼姿態(tài)與位置信息是直接影響四旋翼飛行質(zhì)量的要素之一。一般而言，四旋翼采用GPS進(jìn)行導(dǎo)航定位，在室內(nèi)、近地面或者某些GPS信號不好的環(huán)境下，四旋翼的導(dǎo)航精度會降低。視覺著陸是一種借用視覺導(dǎo)航的方法，可以實(shí)現(xiàn)四旋翼的輔助定位，并且能夠?qū)崿F(xiàn)四旋翼在特殊

2、場合需求下的自動著陸。因此，研究基于視覺著陸技術(shù)的四旋翼的姿態(tài)與位置算法具有重要的理論意義和實(shí)際應(yīng)用價值。
　　首先，針對傳統(tǒng)姿態(tài)和標(biāo)準(zhǔn)EKF姿態(tài)算法存在的精度不高、動態(tài)性能差的問題，本文設(shè)計了一種改進(jìn)EKF算法。該算法將運(yùn)動加速度抑制的動態(tài)步長梯度下降算法引入標(biāo)準(zhǔn)EKF算法中，改善了定步長梯度下降算法收斂速度慢的問題和強(qiáng)機(jī)動情況下運(yùn)動加速度給姿態(tài)解算造成的精度差問題，并且該算法分離了磁力計，只用磁力計計算偏航角信息。同時設(shè)計了一

3、種INS融合GPS和氣壓計的位置算法。
　　其次，針對Harris角點(diǎn)檢測算法計算量大的問題，本文設(shè)計了一種快速、準(zhǔn)確的標(biāo)志圖像識別算法。將一個區(qū)域內(nèi)的所有角點(diǎn)轉(zhuǎn)換成一個單值角點(diǎn)，替代了Harris算法中的局部非極大值抑制算法，減小了計算量。并且設(shè)計了視覺模式下的姿態(tài)與位置轉(zhuǎn)換算法和視覺著陸控制算法。
　　最后，針對氣壓計易受氣流影響和加速度計對振動敏感的問題，本文設(shè)計了一個盒狀飛控。將IMU通過3M背膠構(gòu)造成減震系統(tǒng)封閉在