基于機(jī)載嵌入式平臺的無人機(jī)視覺輔助自主降落.pdf

1、近年來，小型多旋翼無人機(jī)在航拍、測繪、電力巡線、空中偵察等領(lǐng)域被廣泛關(guān)注并大量應(yīng)用。隨著應(yīng)用領(lǐng)域的拓寬，對于無人機(jī)智能化的需求也越來越高。而計(jì)算機(jī)視覺具有信息量大、獨(dú)立性高等優(yōu)點(diǎn)，能夠?yàn)闊o人機(jī)的智能飛行提供豐富的外界信息，所以，無人機(jī)的視覺導(dǎo)航研究對于無人機(jī)智能化的提高具有深遠(yuǎn)的意義。
　　論文首先分析了四旋翼無人機(jī)的基本運(yùn)動狀態(tài)。討論了延長無人機(jī)航時(shí)的方案，測試了多種旋翼-電機(jī)-電池組合的力效數(shù)據(jù)。依據(jù)得到的數(shù)據(jù)搭建了多種尺寸、

2、航
　　時(shí)與負(fù)載能力的多旋翼載機(jī)。使用牛頓歐拉方程建立了無人機(jī)的數(shù)學(xué)模型，并對電機(jī)-旋翼組合進(jìn)行建模，得到了無人機(jī)的狀態(tài)方程。
　　然后，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了無人機(jī)視覺導(dǎo)航硬件平臺。根據(jù)通用性、負(fù)載均衡、接口可靠等設(shè)計(jì)原則，創(chuàng)新性地提出了一種包含雙處理器的飛行控制器架構(gòu)。完成了飛行控制器各個(gè)分系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，并設(shè)計(jì)了飛控系統(tǒng)通訊協(xié)議。根據(jù)機(jī)載視覺對于處理能力的需求，選擇了合適的機(jī)載嵌入式處理器與攝像機(jī)。完成了包含機(jī)體與動力系統(tǒng)、飛控

3、系統(tǒng)、視覺導(dǎo)航系統(tǒng)、圖像穩(wěn)定傳輸系統(tǒng)四部分在內(nèi)的整體硬件設(shè)計(jì)。
　　接著，研究了無人機(jī)視覺輔助自主降落中所涉及的控制方法與圖像處理方法。介紹了針孔攝像機(jī)模型，推導(dǎo)了攝像機(jī)的位姿表示，并在該基礎(chǔ)上完成了位姿估計(jì)算法的推導(dǎo)。設(shè)計(jì)了一個(gè)包含兩個(gè)階段的無人機(jī)自主降落過程與云臺追蹤控制器?；诓煌挠布Y(jié)構(gòu)與控制方式，詳細(xì)闡述了三種降落模式的工作原理與優(yōu)缺點(diǎn)。針對最后階段丟失視覺反饋的問題，創(chuàng)新性地提出了圖像算法與控制方式的改進(jìn)方案。