無人機(jī)單目機(jī)器視覺著降定位的算法研究及DSP實(shí)現(xiàn).pdf

1、機(jī)器視覺主要用計(jì)算機(jī)來模擬人的視覺功能。它從客體的圖像中提取信息，并對這些信息進(jìn)行處理，最終用于實(shí)際檢測、測量和控制。 機(jī)器視覺的研究目標(biāo)是使計(jì)算機(jī)具有通過二維圖像認(rèn)知三維環(huán)境信息的能力。這種能力不僅使機(jī)器能感知三維環(huán)境中物體的幾何信息，包括它的形狀、位置、姿態(tài)、運(yùn)動等，而且能對它們進(jìn)行描述、存儲、識別與理解。 本文的研究工作源于一個(gè)無人機(jī)自主著降的項(xiàng)目，主要研究了在無人機(jī)著陸過程中，利用機(jī)載照相設(shè)備獲取圖像，在做一些必

2、要的處理之后獲取所需的客體信息最終檢測得出無人機(jī)著陸姿態(tài)及其位置的技術(shù)。 無人機(jī)的飛速發(fā)展和廣泛運(yùn)用是在海灣戰(zhàn)爭后。以美國為首的西方國家充分認(rèn)識到無人機(jī)在戰(zhàn)爭中的作用，競相把高新技術(shù)應(yīng)用到無人機(jī)的研制與發(fā)展上，比如先進(jìn)的信號處理與通信技術(shù)能提高無人機(jī)的圖像數(shù)字化傳輸速度。其他一些更先進(jìn)的技術(shù)裝備，比如高級竊聽裝置、穿透樹葉的雷達(dá)等也將被安裝到無人機(jī)上。無人機(jī)的回收在無人機(jī)飛行安全中占有很重要的位置，因此無人機(jī)的回收技術(shù)在不斷得到

3、發(fā)展，其全自動降落技術(shù)是無人機(jī)研究的一個(gè)重點(diǎn)。 無人機(jī)的姿態(tài)角和對跑道的相對位置是它穩(wěn)定飛行和安全著陸必備的導(dǎo)航參數(shù)。本文研究的通過視覺方法獲取無人機(jī)姿態(tài)角和位置的方法對無人機(jī)實(shí)現(xiàn)自主著陸具有重要意義。囿于試驗(yàn)條件和器材所限，本人以飛機(jī)三維飛行模擬軟件產(chǎn)生的圖像作為研究材料。本文對地平線和跑道的邊界直線與無人機(jī)姿態(tài)角和位置之間的關(guān)系做了詳細(xì)深入的分析，學(xué)習(xí)并最終確定了從地平線直線參數(shù)中求解無人機(jī)滾轉(zhuǎn)角和俯仰角的方法，以及從跑道邊

4、界直線參數(shù)中求解無人機(jī)偏航角的方法。在得到無人機(jī)的姿態(tài)角之后，分析了無人機(jī)姿態(tài)角與相對飛機(jī)跑道位置參數(shù)之間的關(guān)系，最終確定求解無人機(jī)位置參數(shù)的方法。這樣可以得到無人機(jī)的六個(gè)空間自由度(即無人機(jī)在著降區(qū)坐標(biāo)系中的x,y,z坐標(biāo)，俯仰角θ、偏航角ψ、滾轉(zhuǎn)角φ)。最后在基于DM642的硬件平臺上實(shí)現(xiàn)了該算法，并做了深入優(yōu)化。 該方案成本低，簡單實(shí)用，為研制實(shí)際的自主著降系統(tǒng)提供了理論基礎(chǔ)和解決方案，對無人機(jī)導(dǎo)航定位技術(shù)的發(fā)展具有參考價(jià)