基于計(jì)算機(jī)視覺的飛行器姿態(tài)估計(jì)方法研究.pdf

1、無人駕駛飛行器（Unmanned Aerial Vehicle，UAV）具有風(fēng)險性低、機(jī)動性好、可靠性高、適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)。多UAV協(xié)同編隊(duì)飛行（Coordinated Formation Flight，CFF），就是將多架具有自主功能的UAV按照一定的結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行三維空間排列，使其在飛行過程中保持穩(wěn)定的隊(duì)形，并能根據(jù)外部情況和任務(wù)需求進(jìn)行動態(tài)調(diào)整。目的是提高UAV完成任務(wù)的效率，拓寬其使用范圍。
　　 在編隊(duì)飛行中，每架無人機(jī)要

2、將自己的位置、速度、姿態(tài)、運(yùn)動目標(biāo)等信息和隊(duì)列中與之相鄰的無人機(jī)進(jìn)行交互。利用計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)估計(jì)飛行器的姿態(tài)是近年發(fā)展起來的一種定姿新方法，利用攝像機(jī)攝取飛行器或飛行環(huán)境的圖像信息，經(jīng)圖像處理，提取并識別相關(guān)信息，估計(jì)出飛行器在環(huán)境中的姿態(tài)，從而為飛行控制與制導(dǎo)提供必要的信息。
　　 本文針對無人飛行器編隊(duì)飛行中，隊(duì)形保持階段的飛行器姿態(tài)估計(jì)問題，進(jìn)行了探索研究和仿真分析。首先，探討了采用計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)估計(jì)飛行器姿態(tài)問題的解決思

3、路，在討論了相關(guān)基礎(chǔ)理論知識和相機(jī)模型的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了解決視覺姿態(tài)估計(jì)問題的具體方案，為深入開展研究工作做好了準(zhǔn)備。然后，按照所確定的姿態(tài)估計(jì)方案，根據(jù)視覺姿態(tài)估計(jì)需要，對獲取的圖像進(jìn)行去噪、增強(qiáng)、目標(biāo)檢測以及特征提取等預(yù)處理。接著，對本文所研究的飛行器姿態(tài)估計(jì)方法展開詳細(xì)論述，包括算法的原理、特征點(diǎn)的排列和詳細(xì)的問題解決過程。最后，利用OpenGL建立了飛行器的幾何模型，模擬真實(shí)飛行器的各種姿態(tài)，對所提的姿態(tài)估計(jì)算法進(jìn)行驗(yàn)證。