多旋翼無人機(jī)對地觀測覆蓋研究.pdf

1、多旋翼無人機(jī)在軍用和民用領(lǐng)域均有廣泛的應(yīng)用前景，而對地觀測則是多旋翼無人機(jī)的一種重要應(yīng)用。在傳統(tǒng)的無人機(jī)監(jiān)視、監(jiān)控等問題中，通常是單機(jī)以掃描線的方式對目標(biāo)進(jìn)行觀測，這樣的方法效率低、分辨率差，無法長航時無縫監(jiān)視目標(biāo)，這就對采用多機(jī)對目標(biāo)區(qū)域并行觀測覆蓋提出了需求。目前多旋翼無人機(jī)對地觀測覆蓋的應(yīng)用實(shí)例較少，還有很多問題亟待解決。
　　本文解決其中的三個問題:如何搭建合適的多旋翼無人機(jī)對地觀測系統(tǒng);如何采用最少的多旋翼無人機(jī)在什么位

2、置完成對地觀測覆蓋;如何對采集得到的圖像無縫拼接。這些問題的解決對于多旋翼無人機(jī)對目標(biāo)的長航時無縫監(jiān)視是有意義的。
　　根據(jù)多旋翼對地觀測覆蓋問題的需求，本文設(shè)計并實(shí)現(xiàn)了由飛行控制系統(tǒng)和飛行管理系統(tǒng)組成的多旋翼無人機(jī)機(jī)上計算機(jī)平臺。飛行控制系統(tǒng)基于DSP+FPGA設(shè)計，飛行管理系統(tǒng)采用基于OMAP3530的BeagleBoard作為平臺。本文針對多機(jī)并行采集圖像的需求，提出多機(jī)同步機(jī)制。
　　為了解決對地觀測問題中無人機(jī)位置

3、分布的問題，本文將原問題抽象為矩形覆蓋多邊形的數(shù)學(xué)問題，并對該NP完全問題作出合理的假設(shè)和簡化，建立多旋翼無人機(jī)對地觀測覆蓋問題的基本模型。在此模型的基礎(chǔ)上，引入圖像拼接中的圖像重疊比例作為約束，提出考慮圖像拼接的多機(jī)對地觀測覆蓋問題的數(shù)學(xué)模型。通過多組仿真實(shí)驗(yàn)，分析兩種模型的優(yōu)缺點(diǎn)以及可能的原因，以實(shí)物實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證該模型的正確性。
　　進(jìn)一步地，為了對多機(jī)采集得到的圖像進(jìn)行無縫拼接，本文研究實(shí)現(xiàn)基于ORB的圖像拼接算法。結(jié)合多旋翼無

4、人機(jī)在不同飛行狀態(tài)下采集的圖像的拼接實(shí)驗(yàn)，說明該算法的對于解決本文中圖像無縫拼接問題的適用性和特點(diǎn)。針對多機(jī)對地觀測覆蓋模型設(shè)計相關(guān)實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證帶有圖像拼接約束的多機(jī)對地觀測覆蓋模型的正確性，并給出相應(yīng)的工程實(shí)現(xiàn)的實(shí)例。
　　綜上所述，本文針對多旋翼無人機(jī)對地觀測覆蓋問題，設(shè)計多旋翼無人機(jī)的機(jī)上平臺;建立數(shù)學(xué)模型，給出長航時無縫監(jiān)視需求下的無人機(jī)觀測位置分布;研究實(shí)現(xiàn)基于ORB的圖像拼接算法，在多旋翼無人機(jī)上驗(yàn)證該算法的性能，解決無