基于視覺(jué)的四旋翼飛行器自定位系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著近幾年無(wú)人機(jī)的不斷發(fā)展，其自定位功能受到越來(lái)越多的關(guān)注。其中，基于視覺(jué)的定位方法由于具有精度高、穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，更是得到國(guó)內(nèi)外眾多研究者的廣泛青睞。本論文以四旋翼飛行器為研究對(duì)象，圍繞基于視覺(jué)的自定位問(wèn)題，重點(diǎn)研究基于視覺(jué)的四旋翼飛行器自定位系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)等諸問(wèn)題。
　　 四旋翼飛行器有機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、動(dòng)作靈活和操控方便等特點(diǎn)。在相同的硬件配置下，四旋翼飛行器的性能主要由相關(guān)的飛行控制軟件和所采用的飛行策略所決定。自定位系統(tǒng)

2、是無(wú)人機(jī)自主導(dǎo)航系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分。基于視覺(jué)的自定位系統(tǒng)的主要任務(wù)是通過(guò)攝像機(jī)提供的圖像信息，利用相關(guān)的自定位算法，實(shí)時(shí)估計(jì)無(wú)人機(jī)自身的位姿信息。根據(jù)運(yùn)行環(huán)境的差異，可以將自定位系統(tǒng)劃分為如下兩類：室內(nèi)自定位系統(tǒng)和室外自定位系統(tǒng)。當(dāng)四旋翼飛行器工作于室內(nèi)時(shí)，其運(yùn)行環(huán)境較為簡(jiǎn)單，且多為結(jié)構(gòu)化的，可以通過(guò)適當(dāng)設(shè)置路標(biāo)，并利用計(jì)算機(jī)視覺(jué)中的攝像機(jī)標(biāo)定技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)四旋翼飛行器位姿信息的精確估計(jì)，并據(jù)此完成自定位的任務(wù)。而當(dāng)四旋翼飛行器工作于

3、室外時(shí)，由于其運(yùn)行環(huán)境相對(duì)復(fù)雜，且多為非結(jié)構(gòu)化的，所以，適用于室內(nèi)環(huán)境的自定位系統(tǒng)一般不再能很好地工作。此外，室外的光照條件變化大，不利于圖像信息的準(zhǔn)確獲取。因此，針對(duì)這個(gè)特點(diǎn)，我們?cè)趯?shí)際中通過(guò)采用運(yùn)動(dòng)物體的預(yù)測(cè)和跟蹤技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)四旋翼飛行器在室外環(huán)境下的穩(wěn)定自定位功能。
　　 本文的主要內(nèi)容包括：首先對(duì)視覺(jué)自定位系統(tǒng)所涉及的有關(guān)視覺(jué)算法、定位策略以及所采用的硬件平臺(tái)做了詳細(xì)的介紹。接著，重點(diǎn)介紹了我們所開(kāi)發(fā)的室內(nèi)環(huán)境下的視覺(jué)自定