基于視覺的小型無人直升機(jī)自主降落導(dǎo)航系統(tǒng)的研究.pdf

1、自主降落是小型無人直升機(jī)(SUH)實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化飛行的重要環(huán)節(jié)。在SUH的定點(diǎn)降落中，飛控系統(tǒng)需要實(shí)時(shí)且高精度的相對(duì)位置信息，特別是離地高度信息，而傳統(tǒng)INS/GPS組合導(dǎo)航配合聲納高度計(jì)并不能滿足要求。為此，本文研究并設(shè)計(jì)了基于視覺的導(dǎo)航系統(tǒng)，負(fù)責(zé)輸出定點(diǎn)降落中所需的位置姿態(tài)信息，并為下一步在移動(dòng)平臺(tái)上實(shí)施自主降落奠定研究基礎(chǔ)。本文的主要工作及貢獻(xiàn)如下:
　　 根據(jù)SUH的平臺(tái)特點(diǎn)，綜合考慮成本，性能，載荷及抗油抗震等相關(guān)因素，

2、搭建了適用于SUH自主降落的導(dǎo)航系統(tǒng)硬件平臺(tái)，并詳細(xì)介紹了各個(gè)階段與自主降落導(dǎo)航系統(tǒng)相關(guān)的軟件設(shè)計(jì)框架及實(shí)現(xiàn)結(jié)果。
　　 為簡(jiǎn)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(shè)計(jì)了適用于自主降落場(chǎng)景的分級(jí)地標(biāo)，并提出了一種結(jié)合大津法與最頻值法的改進(jìn)閾值分割算法，在提高實(shí)時(shí)性的同時(shí)適用于光照條件不定與目標(biāo)大小不定等應(yīng)用環(huán)境，接著詳細(xì)論述了基于分級(jí)地標(biāo)的定位與識(shí)別算法。
　　 在識(shí)別降落地標(biāo)并獲得有效的圖像信息

3、后，使用位姿估計(jì)算法解算機(jī)體與降落地標(biāo)的相對(duì)位姿關(guān)系，并闡述了自主降落導(dǎo)航系統(tǒng)的輸出策略。研究過程中，總結(jié)了影響位姿估計(jì)精度的可能誤差源，在分析基礎(chǔ)上提出了基于平行線特征的位姿估計(jì)算法，使得算法在噪聲條件下更具穩(wěn)定性，之后為進(jìn)一步降低歸一化坐標(biāo)誤差對(duì)位姿估計(jì)精度的影響，提出了一種基于面積特征的位置估計(jì)算法。
　　 本文在最后針對(duì)自主降落導(dǎo)航系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，分級(jí)地標(biāo)定位及識(shí)別算法的效果及位姿估計(jì)算法的誤差設(shè)計(jì)了相關(guān)地面和實(shí)際飛行實(shí)驗(yàn)