室內近距高精度慣性-視覺融合定姿研究.pdf

1、與常規(guī)無人飛行器相比，微型飛行器具有體積小、成本低、靈活性強等優(yōu)點，無論是在軍事領域還是在民用領域都有著廣闊的應用前景。但由于體積、重量、成本的限制，微型飛行器上的傳統(tǒng)傳感器無法獲得高精度的姿態(tài)信息，本文分析了當前幾種常用姿態(tài)測量方法的優(yōu)點和不足，研究了適于室內飛行的高精度慣性/視覺融合定姿方法。
　　首先，實現(xiàn)了基于視覺的姿態(tài)估計，其原理是利用至少3個非共線特征點的圖像坐標和世界坐標系中的坐標，解算出攝像頭坐標系相對于世界坐標系

2、的姿態(tài)。通過對慣性、視覺姿態(tài)測量原理和誤差的分析，確定了慣性/視覺融合定姿方案。
　　其次，針對該融合定姿方案中存在的慣性和視覺采樣速率不同的問題，研究了一種多速率卡爾曼信息融合的算法。該算法將整個濾波過程分為時間更新和量測更新兩個獨立的過程：當沒有視覺姿態(tài)信息時，只進行時間更新；當有視覺姿態(tài)信息時，同時進行時間更新和量測更新。實驗結果表明，該算法具有較好的收斂效果，且數(shù)據(jù)更新頻率高。
　　最后，搭建了物理仿真系統(tǒng)，實現(xiàn)了視