基于視覺輔助著陸的四旋翼飛行器設計及實現(xiàn).pdf

1、四旋翼飛行器由于體積小，成本低，適應性強等特點，在農(nóng)業(yè)、商業(yè)、軍工業(yè)等領域有著廣泛的應用。其理論研究涉及剛體動力學、空氣動力學、控制理論、慣性導航和信號檢測與濾波等學科，其中快速、準確地獲得四旋翼姿態(tài)與位置信息是直接影響四旋翼飛行質量的要素之一。一般而言，四旋翼采用GPS進行導航定位，在室內、近地面或者某些GPS信號不好的環(huán)境下，四旋翼的導航精度會降低。視覺著陸是一種借用視覺導航的方法，可以實現(xiàn)四旋翼的輔助定位，并且能夠實現(xiàn)四旋翼在特殊

2、場合需求下的自動著陸。因此，研究基于視覺著陸技術的四旋翼的姿態(tài)與位置算法具有重要的理論意義和實際應用價值。
　　首先，針對傳統(tǒng)姿態(tài)和標準EKF姿態(tài)算法存在的精度不高、動態(tài)性能差的問題，本文設計了一種改進EKF算法。該算法將運動加速度抑制的動態(tài)步長梯度下降算法引入標準EKF算法中，改善了定步長梯度下降算法收斂速度慢的問題和強機動情況下運動加速度給姿態(tài)解算造成的精度差問題，并且該算法分離了磁力計，只用磁力計計算偏航角信息。同時設計了一

3、種INS融合GPS和氣壓計的位置算法。
　　其次，針對Harris角點檢測算法計算量大的問題，本文設計了一種快速、準確的標志圖像識別算法。將一個區(qū)域內的所有角點轉換成一個單值角點，替代了Harris算法中的局部非極大值抑制算法，減小了計算量。并且設計了視覺模式下的姿態(tài)與位置轉換算法和視覺著陸控制算法。
　　最后，針對氣壓計易受氣流影響和加速度計對振動敏感的問題，本文設計了一個盒狀飛控。將IMU通過3M背膠構造成減震系統(tǒng)封閉在