基于視覺的無人機(jī)自主著陸航跡規(guī)劃與魯棒控制技術(shù)研究.pdf

1、本文針對大型高速固定翼無人機(jī)，研究了基于視覺導(dǎo)航的自主著陸所需的航跡規(guī)劃與魯棒控制技術(shù)：其一，規(guī)劃的航跡如何保證著陸目標(biāo)在攝像頭的視野內(nèi)同時(shí)消除視覺估計(jì)誤差對規(guī)劃的不良影響；其二，如何表達(dá)分析視覺估計(jì)誤差以及設(shè)計(jì)的魯棒控制器如何保證整個(gè)系統(tǒng)對視覺估計(jì)誤差的魯棒性能。
　　本文首先依據(jù)無人機(jī)相對著陸場地的位姿關(guān)系以及視覺導(dǎo)航系統(tǒng)的工作狀態(tài)，設(shè)計(jì)了基于視覺的自主著陸策略，其中的復(fù)飛機(jī)制能有效應(yīng)對識別目標(biāo)失敗或者目標(biāo)丟失等突發(fā)情況。然后

2、提出了分段式航跡規(guī)劃策略，并對特殊階段實(shí)行離線規(guī)劃。另外針對需要在線規(guī)劃航跡的階段，本文設(shè)計(jì)了航跡優(yōu)化中的約束與性能指標(biāo)，以保證著陸目標(biāo)始終在攝像頭的視野內(nèi)，并利用Gauss偽譜法將其轉(zhuǎn)化為非線性規(guī)劃問題求解，然后為提高規(guī)劃速度在此基礎(chǔ)上集成了Dubins初值估計(jì)算法，最后引入滾動時(shí)域航跡更新方法實(shí)現(xiàn)動態(tài)優(yōu)化以解決視覺估計(jì)誤差對航跡優(yōu)化的不良影響。針對航跡魯棒控制問題，首先建立了視覺測量模型，并詳細(xì)分析了視覺估計(jì)誤差對不同模型不確定性的