基于分布式視覺(jué)的飛行器位姿估計(jì)與路徑規(guī)劃.pdf

1、隨著無(wú)人機(jī)在軍事、民用和商業(yè)中的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣,對(duì)無(wú)人機(jī)的導(dǎo)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(gè)重大的挑戰(zhàn)。另一方面,快速準(zhǔn)確的導(dǎo)航離不開(kāi)傳感器的選擇,視覺(jué)導(dǎo)航具有探測(cè)范圍廣、獲取周圍信息準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn),因此視覺(jué)導(dǎo)航成為一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。導(dǎo)航的實(shí)現(xiàn)過(guò)程即為對(duì)飛行器的飛行區(qū)域進(jìn)行無(wú)碰撞的路徑規(guī)劃。這是這些年來(lái)針對(duì)無(wú)人機(jī)研究的主要課題。
　　本課題的研究思路是在根據(jù)視覺(jué)導(dǎo)航原理設(shè)計(jì)了分

2、布式視覺(jué)系統(tǒng)之后,利用其特性實(shí)現(xiàn)基于彩色圖像的目標(biāo)識(shí)別,然后根據(jù)攝像機(jī)模型建立三維重構(gòu)的測(cè)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(jué)導(dǎo)航范圍內(nèi),規(guī)劃出一條無(wú)碰撞的飛行路徑,從而實(shí)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(jī)為視覺(jué)傳感器和Nuvo-1000工控機(jī)為基礎(chǔ),搭建了分布式視覺(jué)系統(tǒng)平臺(tái),并且規(guī)劃了其硬件分布式結(jié)構(gòu)和軟件模塊化編程結(jié)構(gòu)。
　　其

3、次在分布式平臺(tái)的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)采用了投影算法和基于OpenCV輪廓樹(shù)的算法進(jìn)行飛行器標(biāo)志物的目標(biāo)識(shí)別與檢測(cè),通過(guò)實(shí)際實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了兩種算法的有效性,并根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比了兩種算法的平穩(wěn)性和準(zhǔn)確性。接下來(lái)建立了雙目測(cè)距模型對(duì)飛行器模型進(jìn)行三維姿態(tài)與位置重構(gòu)。并且利用多進(jìn)程技術(shù)和OpenGL建模技術(shù)更好的演示了飛行器的實(shí)時(shí)姿態(tài)。
　　最后對(duì)飛行器的運(yùn)動(dòng)區(qū)域進(jìn)行了路徑規(guī)劃,應(yīng)用了基于快速探索隨機(jī)樹(shù)的算法,通過(guò)MATLAB進(jìn)行仿真驗(yàn)證了其有效性,