未知環(huán)境下無人機(jī)自主導(dǎo)航的SLAM方法研究.pdf

1、對(duì)于已知環(huán)境中無人機(jī)的導(dǎo)航問題研究已比較成熟，實(shí)現(xiàn)未知環(huán)境下無人機(jī)的自主導(dǎo)航是目前的研究熱點(diǎn)。SLAM方法是針對(duì)未知環(huán)境下無人機(jī)定位的一種解決方案，在實(shí)現(xiàn)無人機(jī)自主飛行中具有重要意義。由于四旋翼無人機(jī)具有體積小、質(zhì)量輕、成本低、可操作性好和可定點(diǎn)懸停等優(yōu)勢，本文以四旋翼無人機(jī)為研究對(duì)象，開展未知環(huán)境下無人機(jī)自主導(dǎo)航的SLAM方法研究。
　　首先，本文選取按“X”型模式飛行的四旋翼無人機(jī)作為研究對(duì)象，對(duì)其飛行原理進(jìn)行分析，在合理的假

2、設(shè)和簡化的基礎(chǔ)上，采用牛頓-歐拉法建立了四旋翼無人機(jī)的動(dòng)力學(xué)模型。
　　其次，對(duì)SLAM問題進(jìn)行描述?；谒男頍o人機(jī)的飛行原理，建立其運(yùn)動(dòng)模型。分別對(duì)EKF-SLAM和FastSLAM方法的原理進(jìn)行分析，并針對(duì)四旋翼無人機(jī)運(yùn)動(dòng)模型實(shí)現(xiàn)算法流程。通過仿真實(shí)驗(yàn)的對(duì)比分析，得出FastSLAM方法與EKF-SLAM方法相比在性能上的優(yōu)越性。
　　再次，對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測和跟蹤算法進(jìn)行了分析，構(gòu)建由單架主四旋翼無人機(jī)和多架輔助四旋翼無

3、人機(jī)組成的無人機(jī)集群，利用四旋翼無人機(jī)可定點(diǎn)懸停的優(yōu)勢，分別針對(duì)有無地標(biāo)的未知環(huán)境進(jìn)行基于運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跟蹤的多架無人機(jī)SLAM方法研究。通過仿真實(shí)驗(yàn)表明，在有環(huán)境地標(biāo)的情況下，多架無人機(jī)SLAM方法與僅采用單架相比具有較好的優(yōu)化效果；在無環(huán)境地標(biāo)的情況下，主無人機(jī)利用輔助無人機(jī)作為動(dòng)態(tài)地標(biāo)執(zhí)行SLAM，與慣導(dǎo)方法相比能夠顯著提高無人機(jī)的定位精度。
　　最后，采用基于MeanShift的跟蹤算法進(jìn)行了對(duì)運(yùn)動(dòng)四旋翼無人機(jī)目標(biāo)的檢測和跟蹤實(shí)