微小型四旋翼飛行機(jī)器人位置預(yù)估系統(tǒng)的研究.pdf

1、近幾年來，微小型四旋翼飛行機(jī)器人引起了國(guó)際上控制領(lǐng)域、機(jī)器人領(lǐng)域以及航空航天領(lǐng)域越來越多研究者的關(guān)注。其中，微小型四旋翼飛行機(jī)器人的定位方法占非常重要的比重。目前，已知的室內(nèi)位置預(yù)估系統(tǒng)多是采用視覺傳感器或者激光傳感器作為首選的傳感器。雖然激光傳感器可以獲得高精度的距離信息，并且噪聲很小，但是掃描匹配的方法在缺乏幾何特征的環(huán)境中很容易出現(xiàn)錯(cuò)誤，特別是像走廊、大廳等地方。而利用攝像機(jī)采集圖像的方法，雖然可以獲得環(huán)境的色彩和紋理特征，并且在

2、連續(xù)圖像中可以找到視覺特征點(diǎn)對(duì)，但是研究者不得不解決環(huán)境中只有少數(shù)或者沒有視覺特征的情況和考慮如何恢復(fù)未知的尺度因子。
　　針對(duì)這一問題，本文采用飛行機(jī)器人機(jī)載傳感器系統(tǒng)，選擇基于多傳感器信息融合的方法實(shí)現(xiàn)微小型四旋翼飛行機(jī)器人在室內(nèi)等無GPS區(qū)域的飛行控制與自主定位，為微小型四旋翼飛行機(jī)器人的實(shí)用化奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。本文提出了激光增強(qiáng)型視覺位置預(yù)估算法。該算法可以很好的克服上面所提到的基于單個(gè)傳感器的位置預(yù)估系統(tǒng)的缺點(diǎn)，從而提高了

3、定位的精度和系統(tǒng)的穩(wěn)定性，具體如下:
　　首先，給出了線性攝像機(jī)模型，說明了像素坐標(biāo)系與世界坐標(biāo)系之間的關(guān)系。其次，介紹了傳感器的參數(shù)標(biāo)定，主要分為兩大部分，一是攝像機(jī)的內(nèi)參標(biāo)定，利用張正友的內(nèi)參標(biāo)定原理，可以很容易得到內(nèi)參矩陣;二是攝像機(jī)與激光傳感器之間的外參標(biāo)定，在內(nèi)參標(biāo)定結(jié)果已知的情況下，可以很容易得到外參標(biāo)定結(jié)果，確立兩者的相對(duì)位置關(guān)系，融合激光數(shù)據(jù)和圖像數(shù)據(jù)，為下面的算法做了準(zhǔn)備工作。
　　接下來，本文給出了算法的