基于視覺的小型無人直升機自主降落導航系統(tǒng)的研究.pdf

1、自主降落是小型無人直升機(SUH)實現(xiàn)全自動化飛行的重要環(huán)節(jié)。在SUH的定點降落中，飛控系統(tǒng)需要實時且高精度的相對位置信息，特別是離地高度信息，而傳統(tǒng)INS/GPS組合導航配合聲納高度計并不能滿足要求。為此，本文研究并設計了基于視覺的導航系統(tǒng)，負責輸出定點降落中所需的位置姿態(tài)信息，并為下一步在移動平臺上實施自主降落奠定研究基礎。本文的主要工作及貢獻如下:
　　 根據(jù)SUH的平臺特點，綜合考慮成本，性能，載荷及抗油抗震等相關因素，

2、搭建了適用于SUH自主降落的導航系統(tǒng)硬件平臺，并詳細介紹了各個階段與自主降落導航系統(tǒng)相關的軟件設計框架及實現(xiàn)結果。
　　 為簡化圖像處理難度，解決下降過程中出現(xiàn)的視野受限及邊沿遮擋等情況，設計了適用于自主降落場景的分級地標，并提出了一種結合大津法與最頻值法的改進閾值分割算法，在提高實時性的同時適用于光照條件不定與目標大小不定等應用環(huán)境，接著詳細論述了基于分級地標的定位與識別算法。
　　 在識別降落地標并獲得有效的圖像信息

3、后，使用位姿估計算法解算機體與降落地標的相對位姿關系，并闡述了自主降落導航系統(tǒng)的輸出策略。研究過程中，總結了影響位姿估計精度的可能誤差源，在分析基礎上提出了基于平行線特征的位姿估計算法，使得算法在噪聲條件下更具穩(wěn)定性，之后為進一步降低歸一化坐標誤差對位姿估計精度的影響，提出了一種基于面積特征的位置估計算法。
　　 本文在最后針對自主降落導航系統(tǒng)的實時性，分級地標定位及識別算法的效果及位姿估計算法的誤差設計了相關地面和實際飛行實驗