基于視覺的四旋翼飛行器自定位系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、隨著近幾年無人機的不斷發(fā)展，其自定位功能受到越來越多的關(guān)注。其中，基于視覺的定位方法由于具有精度高、穩(wěn)定性好等特點，更是得到國內(nèi)外眾多研究者的廣泛青睞。本論文以四旋翼飛行器為研究對象，圍繞基于視覺的自定位問題，重點研究基于視覺的四旋翼飛行器自定位系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)等諸問題。
　　 四旋翼飛行器有機械結(jié)構(gòu)簡單、動作靈活和操控方便等特點。在相同的硬件配置下，四旋翼飛行器的性能主要由相關(guān)的飛行控制軟件和所采用的飛行策略所決定。自定位系統(tǒng)

2、是無人機自主導(dǎo)航系統(tǒng)中的一個重要組成部分。基于視覺的自定位系統(tǒng)的主要任務(wù)是通過攝像機提供的圖像信息，利用相關(guān)的自定位算法，實時估計無人機自身的位姿信息。根據(jù)運行環(huán)境的差異，可以將自定位系統(tǒng)劃分為如下兩類：室內(nèi)自定位系統(tǒng)和室外自定位系統(tǒng)。當四旋翼飛行器工作于室內(nèi)時，其運行環(huán)境較為簡單，且多為結(jié)構(gòu)化的，可以通過適當設(shè)置路標，并利用計算機視覺中的攝像機標定技術(shù)來實現(xiàn)四旋翼飛行器位姿信息的精確估計，并據(jù)此完成自定位的任務(wù)。而當四旋翼飛行器工作于

3、室外時，由于其運行環(huán)境相對復(fù)雜，且多為非結(jié)構(gòu)化的，所以，適用于室內(nèi)環(huán)境的自定位系統(tǒng)一般不再能很好地工作。此外，室外的光照條件變化大，不利于圖像信息的準確獲取。因此，針對這個特點，我們在實際中通過采用運動物體的預(yù)測和跟蹤技術(shù)來實現(xiàn)四旋翼飛行器在室外環(huán)境下的穩(wěn)定自定位功能。
　　 本文的主要內(nèi)容包括：首先對視覺自定位系統(tǒng)所涉及的有關(guān)視覺算法、定位策略以及所采用的硬件平臺做了詳細的介紹。接著，重點介紹了我們所開發(fā)的室內(nèi)環(huán)境下的視覺自定