基于視覺引導(dǎo)的無人直升機自主著艦技術(shù)研究.pdf

1、針對國內(nèi)外無人直升機自主著艦技術(shù)研究所存在的著艦定位精度不高，以及2D著陸目標(biāo)在背景雜亂和部分遮擋下不能完全識別等問題，上述問題的解決對導(dǎo)航精度、控制技術(shù)和著艦可靠性都有嚴(yán)格的要求。因此，這是一項極具挑戰(zhàn)且難度較大的國防課題研究。
　　本文以旋翼無人直升機為對象，闡述了著艦環(huán)境和艦船運動特性對無人直升機著艦安全的影響及無人直升機非線性數(shù)學(xué)模型的建立。采用圖像匹配的特征點識別技術(shù)來展開視覺著艦技術(shù)的研究，其研究和創(chuàng)新之處主要包括以下

2、三部分內(nèi)容：
　　（1）針對傳統(tǒng)經(jīng)典控制方法設(shè)計的飛行控制律周期長、工作量大且控制精度不高等缺點，本文提出了一種新的控制方法—基于符號控制方法設(shè)計飛行控制律。首先，將無人直升機非線性數(shù)學(xué)模型進行線性化處理、實現(xiàn)其離散化。其次，對其采用符號控制并產(chǎn)生有限個控制輸入，引入符號控制器確定其符號控制結(jié)構(gòu)。最后采用符號控制算法實現(xiàn)了空間狀態(tài)變換及布魯諾夫斯基坐標(biāo)下的標(biāo)準(zhǔn)型計算來完成無人直升機飛行控制律的設(shè)計。仿真驗證結(jié)果表明：符號控制對于穩(wěn)

3、定無人直升機在著艦過程的飛行和下滑降落都取到了很好的控制效果，該方法可應(yīng)用于飛行控制系統(tǒng)的設(shè)計。
　?。?）針對2D著陸目標(biāo)在復(fù)雜背景及部分遮擋的場景下易造成目標(biāo)識別缺陷等困難，本文提出了基于SURF與FLANN方法融合的目標(biāo)識別技術(shù)。首先將采集的目標(biāo)圖像利用中值濾波和二值閾值化分割技術(shù)進行預(yù)處理，分割出待處理的目標(biāo)圖像區(qū)域。其次，對待處理的目標(biāo)區(qū)域采用SURF方法分別提取著陸目標(biāo)和場景中著陸目標(biāo)的
　　SURF特征點，生成

4、二者的特征向量。最后采用FLANN算法的特征點匹配技術(shù)尋找兩幅圖像中最近的特征點對，并用隨機魯棒方法匹配兩幅圖像中的特征點對，依據(jù)特征點對和匹配距離進行目標(biāo)圖像匹配和確認(rèn)。仿真驗證結(jié)果表明：該識別技術(shù)能夠針對各種場景下的著陸目標(biāo)都能較好的識別到完整目標(biāo)。
　?。?）為了獲取無人直升機著艦的位姿信息，研究了位姿信息估計算法的線性轉(zhuǎn)換計算?；谥懩繕?biāo)特征點信息、地平線和艦船目標(biāo)的識別位置坐標(biāo)和位姿信息估計算法，得到相對位姿信息估計仿