IARC第7代任務(wù)中定位與目標(biāo)跟蹤方法研究.pdf

1、空中機(jī)器人在航拍、運(yùn)輸、巡檢、搜救等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用，其定位、導(dǎo)航和目標(biāo)跟蹤技術(shù)也成為研究熱點。國際空中機(jī)器人大賽是最具挑戰(zhàn)性的無人機(jī)賽事之一，大賽目的是推動空中機(jī)器人技術(shù)發(fā)展，其任務(wù)都是當(dāng)前無人機(jī)技術(shù)所不能達(dá)到的，參與和研究比賽任務(wù)有重要意義，本文在大賽第7代任務(wù)背景下展開，主要工作和創(chuàng)新如下所述。
　　1.根據(jù)比賽任務(wù)，搭建了智能四旋翼平臺。平臺利用機(jī)載電腦實現(xiàn)視覺定位、目標(biāo)跟蹤、避障等上層功能，針對遙控和程序控制的切換問題，設(shè)

2、計了手自動切換系統(tǒng)，系統(tǒng)由STM32單片機(jī)接收遙控器和機(jī)載電腦指令，根據(jù)遙控器手自動切換檔位，將相應(yīng)遙控或程序控制指令傳給下層飛控。該四旋翼平臺既能應(yīng)用于比賽場景，也可用于巡檢、救援等其他場合。
　　2.基于單目視覺和IMU開發(fā)了定位與懸停系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用光流法對飛行器運(yùn)動速度進(jìn)行估計，并結(jié)合卡爾曼濾波算法實現(xiàn)了光流速度與IMU信息的數(shù)據(jù)融合，提高了飛行器速度估計的精度和平滑性，同時基于速度信息設(shè)計了位置速度串級控制器，實現(xiàn)了飛行

3、器的視覺懸停。此外，針對光流法積分存在累計誤差的問題，提出了一種基于比賽場地方格和張正友相機(jī)標(biāo)定法的視覺定位方案，詳細(xì)闡述了方案原理，并進(jìn)行了可行性分析。
　　3.針對單目標(biāo)識別、跟蹤與觸碰問題，提出了一種綜合解決方案。該方案利用CamShift算法進(jìn)行單目標(biāo)識別，利用PID控制器進(jìn)行目標(biāo)跟蹤，并采用基于開關(guān)控制的高度控制器實現(xiàn)觸碰。在AR.Drone四旋翼上進(jìn)行了實驗，驗證了算法的有效性，實現(xiàn)了比賽內(nèi)容中的單目標(biāo)驅(qū)趕目標(biāo)。