基于視覺的空地機(jī)器人協(xié)作方法研究.pdf

1、在邊境監(jiān)視、目標(biāo)檢測、跟蹤、搜尋、救援等軍事和民用方面，空地機(jī)器人協(xié)作系統(tǒng)越來越發(fā)揮著重要作用。由于視野范圍廣且內(nèi)置GPS，無人機(jī)能快速定位地面目標(biāo)，但是定位準(zhǔn)確度還不夠。地面移動(dòng)機(jī)器人雖能準(zhǔn)確感知距離目標(biāo)，但是視野不及無人機(jī)廣泛。所以空地機(jī)器人協(xié)作系統(tǒng)結(jié)合了兩者各自的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)協(xié)同工作，最終完成任務(wù)。本文以協(xié)作避障系統(tǒng)為主要研究點(diǎn)，對空地機(jī)器人系統(tǒng)的工作方法進(jìn)行了深入的研究，主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面：
　?。?）地面機(jī)器人的檢測

2、和定位方法的研究。由于受到亮度影響，一些簡單的檢測方法失去了作用，文中采用了基于YCbCr顏色模型分離的目標(biāo)檢測方法。首先分離色度圖像Cr，然后進(jìn)行圖像處理。實(shí)驗(yàn)表明該方法有效可行。目標(biāo)定位做了模板匹配算法和基于橢圓最小二乘代數(shù)擬合方法研究。前者采用模板匹配，標(biāo)記出目標(biāo)中心點(diǎn)。后者對邊緣點(diǎn)進(jìn)行橢圓擬合，確定出橢圓中心，即目標(biāo)中心點(diǎn)。
　?。?）四旋翼無人機(jī)的檢測、定位方法的研究。無人機(jī)的檢測采用了是無添加合作目標(biāo)特征的檢測方法和基

3、于合作目標(biāo)特征的檢測方法。后者設(shè)計(jì)了易于識(shí)別的目標(biāo)特征，采用五個(gè)相同球體，分別固定在四個(gè)旋翼的相同位置。目標(biāo)特征從圖像上顯示出五個(gè)圓形，易于檢測和定位。采用幾何知識(shí)對目標(biāo)中心進(jìn)行了圖像定位，再利用圖像坐標(biāo)系到世界坐標(biāo)系的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)對飛行機(jī)器人的3D定位。
　?。?）基于傳感器感知的協(xié)作避障方法和基于軌跡擬合的位置預(yù)測方法研究。基于傳感器感知的行為協(xié)作避障方法是在無人機(jī)檢測出障礙物后，飛行姿態(tài)會(huì)相應(yīng)調(diào)整，地面機(jī)器人感知到無人機(jī)姿態(tài)變