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文檔簡介
1、多旋翼無人機在軍用和民用領域均有廣泛的應用前景,而對地觀測則是多旋翼無人機的一種重要應用。在傳統(tǒng)的無人機監(jiān)視、監(jiān)控等問題中,通常是單機以掃描線的方式對目標進行觀測,這樣的方法效率低、分辨率差,無法長航時無縫監(jiān)視目標,這就對采用多機對目標區(qū)域并行觀測覆蓋提出了需求。目前多旋翼無人機對地觀測覆蓋的應用實例較少,還有很多問題亟待解決。
本文解決其中的三個問題:如何搭建合適的多旋翼無人機對地觀測系統(tǒng);如何采用最少的多旋翼無人機在什么位
2、置完成對地觀測覆蓋;如何對采集得到的圖像無縫拼接。這些問題的解決對于多旋翼無人機對目標的長航時無縫監(jiān)視是有意義的。
根據(jù)多旋翼對地觀測覆蓋問題的需求,本文設計并實現(xiàn)了由飛行控制系統(tǒng)和飛行管理系統(tǒng)組成的多旋翼無人機機上計算機平臺。飛行控制系統(tǒng)基于DSP+FPGA設計,飛行管理系統(tǒng)采用基于OMAP3530的BeagleBoard作為平臺。本文針對多機并行采集圖像的需求,提出多機同步機制。
為了解決對地觀測問題中無人機位置
3、分布的問題,本文將原問題抽象為矩形覆蓋多邊形的數(shù)學問題,并對該NP完全問題作出合理的假設和簡化,建立多旋翼無人機對地觀測覆蓋問題的基本模型。在此模型的基礎上,引入圖像拼接中的圖像重疊比例作為約束,提出考慮圖像拼接的多機對地觀測覆蓋問題的數(shù)學模型。通過多組仿真實驗,分析兩種模型的優(yōu)缺點以及可能的原因,以實物實驗驗證該模型的正確性。
進一步地,為了對多機采集得到的圖像進行無縫拼接,本文研究實現(xiàn)基于ORB的圖像拼接算法。結合多旋翼無
4、人機在不同飛行狀態(tài)下采集的圖像的拼接實驗,說明該算法的對于解決本文中圖像無縫拼接問題的適用性和特點。針對多機對地觀測覆蓋模型設計相關實驗,驗證帶有圖像拼接約束的多機對地觀測覆蓋模型的正確性,并給出相應的工程實現(xiàn)的實例。
綜上所述,本文針對多旋翼無人機對地觀測覆蓋問題,設計多旋翼無人機的機上平臺;建立數(shù)學模型,給出長航時無縫監(jiān)視需求下的無人機觀測位置分布;研究實現(xiàn)基于ORB的圖像拼接算法,在多旋翼無人機上驗證該算法的性能,解決無
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