基于分布式視覺的飛行器位姿估計與路徑規(guī)劃.pdf

1、隨著無人機在軍事、民用和商業(yè)中的應用范圍越來越廣,對無人機的導航控制也提出了新的要求,如何快速有效的在飛行區(qū)域內(nèi)規(guī)劃出一條合理的易于跟蹤的最短路徑,成為一個重大的挑戰(zhàn)。另一方面,快速準確的導航離不開傳感器的選擇,視覺導航具有探測范圍廣、獲取周圍信息準確的優(yōu)點,因此視覺導航成為一個關鍵點。導航的實現(xiàn)過程即為對飛行器的飛行區(qū)域進行無碰撞的路徑規(guī)劃。這是這些年來針對無人機研究的主要課題。
　　本課題的研究思路是在根據(jù)視覺導航原理設計了分

2、布式視覺系統(tǒng)之后,利用其特性實現(xiàn)基于彩色圖像的目標識別,然后根據(jù)攝像機模型建立三維重構的測量模型,以此獲取飛行器的三維姿態(tài)位置信息。根據(jù)飛行器的位姿信息,在飛行區(qū)域內(nèi),也即視覺導航范圍內(nèi),規(guī)劃出一條無碰撞的飛行路徑,從而實現(xiàn)飛行器的路徑規(guī)劃。
　　本文首先以“顯約科技”SG-100-D1C/M攝像機為視覺傳感器和Nuvo-1000工控機為基礎,搭建了分布式視覺系統(tǒng)平臺,并且規(guī)劃了其硬件分布式結構和軟件模塊化編程結構。
　　其

3、次在分布式平臺的基礎上,設計采用了投影算法和基于OpenCV輪廓樹的算法進行飛行器標志物的目標識別與檢測,通過實際實驗驗證了兩種算法的有效性,并根據(jù)實驗結果對比了兩種算法的平穩(wěn)性和準確性。接下來建立了雙目測距模型對飛行器模型進行三維姿態(tài)與位置重構。并且利用多進程技術和OpenGL建模技術更好的演示了飛行器的實時姿態(tài)。
　　最后對飛行器的運動區(qū)域進行了路徑規(guī)劃,應用了基于快速探索隨機樹的算法,通過MATLAB進行仿真驗證了其有效性,