基于視覺(jué)導(dǎo)航的無(wú)人機(jī)位姿控制與自主返航技術(shù).pdf

1、近年來(lái)，旋翼無(wú)人機(jī)因其優(yōu)秀的機(jī)動(dòng)性能在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用都受到了高度重視。為了使操控更便利、控制更精準(zhǔn)，根據(jù)視覺(jué)信息對(duì)無(wú)人機(jī)進(jìn)行位置姿態(tài)控制一直是研究熱點(diǎn)。自主返航也是無(wú)人機(jī)的一個(gè)重要功能，目前多旋翼無(wú)人機(jī)產(chǎn)品的飛控系統(tǒng)大多提供基于衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)的一鍵返航功能，但是在某些復(fù)雜環(huán)境中衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)并不可靠。本文的研究目的就是基于視覺(jué)信息對(duì)旋翼無(wú)人機(jī)的位置姿態(tài)進(jìn)行精確控制，并實(shí)現(xiàn)自主返航功能。
　　首先，本文根據(jù)無(wú)人機(jī)底部垂直向下的攝像頭圖像

2、的光流與慣導(dǎo)器件融合得到的無(wú)人機(jī)估算速度，引入速度控制器以改善無(wú)人機(jī)位姿控制的效果。四旋翼機(jī)飛行實(shí)驗(yàn)證明提出的控制算法能更好地實(shí)現(xiàn)基于地標(biāo)物的定點(diǎn)懸停、自主循跡，同時(shí)對(duì)速度信息進(jìn)行積分可以得到比較準(zhǔn)確的無(wú)人機(jī)的相對(duì)位移。
　　在此基礎(chǔ)之上，本文利用無(wú)人機(jī)前部攝像頭實(shí)現(xiàn)自主返航功能。根據(jù)計(jì)算機(jī)視覺(jué)多視角幾何理論，對(duì)相機(jī)當(dāng)前圖像與關(guān)鍵幀進(jìn)行匹配可以解算兩個(gè)視角的三維變換關(guān)系，從而控制無(wú)人機(jī)逼近關(guān)鍵幀位置并懸停。本文提出的魯棒的自主返航