無人機(jī)視覺輔助著艦導(dǎo)航.pdf

1、隨著科技的發(fā)展，無人機(jī)在軍用和民用等方面發(fā)揮著越來越不可替代的作用。在軍事方面發(fā)揮的作用主要是偵察、作戰(zhàn)以及收集信息；在民用方面的應(yīng)用主要是完成涉及危險(xiǎn)環(huán)境的搜查和救援工作。無人機(jī)安全著陸是完成無人機(jī)飛行任務(wù)的關(guān)鍵，運(yùn)用計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)的導(dǎo)航方法是目前最先進(jìn)的導(dǎo)航方法之一。相比于先前的導(dǎo)航方式，基于視覺的導(dǎo)航方式不僅可以節(jié)省大量的人力物力，還擁有成本低、精度高、高度抗干擾等長處；已是很多學(xué)者和機(jī)構(gòu)研討的熱點(diǎn)。本文研究的無人機(jī)視覺輔助導(dǎo)航著

2、艦技術(shù)，為了提高位姿解算的精度，提出了數(shù)據(jù)融合算法，并通過仿真實(shí)驗(yàn)對算法進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
　　首先，對無人機(jī)在著艦過程中基于計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)位姿估計(jì)算法的步驟進(jìn)行了介紹。首先離線標(biāo)定機(jī)載攝像機(jī)，獲得攝像的內(nèi)參矩陣，為精確進(jìn)行無人機(jī)位姿數(shù)據(jù)的解算做準(zhǔn)備；之后綜合考慮地標(biāo)形狀和尺寸、地標(biāo)角點(diǎn)幾何分布和角點(diǎn)數(shù)量對位姿估計(jì)精度的影響，精心設(shè)計(jì)了“T”型著陸地標(biāo)形狀和尺寸參數(shù)，將地標(biāo)輪廓提取和角點(diǎn)檢測算法相結(jié)合，得到幾何分布好、數(shù)量適中的8個(gè)

3、角點(diǎn)用于位姿解算，保證了算法的精度；最后利用三維空間到二維像平面投影關(guān)系對飛行位姿參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)解算。
　　其次，考慮到位姿計(jì)算實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性，把上述算法做了優(yōu)化。無人機(jī)著陸過程中的位姿估計(jì)算法包括圖像預(yù)處理、目標(biāo)跟蹤以及位姿解算三個(gè)部分，為了保證算法的實(shí)時(shí)性，對Lucas-Kanade(LK)光流法穩(wěn)定跟蹤地標(biāo)的處理過程做了重要改進(jìn)，直接將提取的這8個(gè)角點(diǎn)作為LK光流法檢測和跟蹤的輸入,避免常規(guī)LK光流算法對整幅圖像進(jìn)行角點(diǎn)遍歷檢

4、測，大大減小了一般LK光流法角點(diǎn)檢測、匹配與角點(diǎn)跟蹤的數(shù)量，大大改善了算法實(shí)時(shí)性。并且加入了卡爾曼濾波算法，改善了位姿估計(jì)的精度。
　　最后，設(shè)計(jì)了飛行視景仿真實(shí)驗(yàn)，并詳細(xì)介紹了實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)過程、實(shí)驗(yàn)框架、程序的流程以及仿真實(shí)驗(yàn)的飛行畫面；并給出了仿真實(shí)驗(yàn)的結(jié)果；最后分析了算法的實(shí)時(shí)性。仿真實(shí)驗(yàn)中將視覺導(dǎo)航算法和視景仿真實(shí)驗(yàn)融為一體，形象直觀的展示了無人機(jī)著陸過程中的估計(jì)位姿參數(shù)和實(shí)際位姿參數(shù)，多角度、多通道的再現(xiàn)了著陸全過程，并驗(yàn)