基于慣性傳感和視覺(jué)方法的無(wú)人直升機(jī)位姿估計(jì)比較研究.pdf

1、小型無(wú)人機(jī)因?yàn)槠潇`活的控制特性和相對(duì)低廉的成本廣泛應(yīng)用于軍事偵察、森林防火、智能電網(wǎng)等領(lǐng)域。顯而易見(jiàn),在無(wú)人機(jī)的自主飛行控制中,位置和姿態(tài)估計(jì)是最為重要的一部分,一般意義上的位姿估計(jì)是將IMU和GPS的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合來(lái)得到無(wú)人機(jī)的位姿。但I(xiàn)MU工作過(guò)程中必然存在的低頻噪聲所導(dǎo)致的導(dǎo)航誤差會(huì)隨時(shí)間積累,導(dǎo)致位姿估計(jì)的不準(zhǔn)確。GPS的估計(jì)誤差雖然不隨時(shí)間累積,但天氣條件或無(wú)人機(jī)的飛行動(dòng)作等都會(huì)影響GPS信號(hào)的接收。因此基于視覺(jué)方法的無(wú)人機(jī)位姿

2、估計(jì)伴隨著計(jì)算機(jī)視覺(jué)的蓬勃發(fā)展被提出,并且得到廣泛的關(guān)注和研究。基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)方法的位置和姿態(tài)估計(jì),相對(duì)于傳統(tǒng)的位姿估計(jì)而言,使用機(jī)載相機(jī)或者地面相機(jī)作為信息來(lái)源,可以將無(wú)人機(jī)所處環(huán)境做出詳盡的描述,具有良好的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用性。
　　本文針對(duì)基于慣性傳感和視覺(jué)方法的無(wú)人直升機(jī)位姿估計(jì)比較研究這一課題,展開(kāi)了理論研究和比較試驗(yàn)驗(yàn)證,在試驗(yàn)中將基于視覺(jué)方法得到的位姿與傳統(tǒng)的位姿估計(jì)方法得到的位姿進(jìn)行了對(duì)比分析。在課題進(jìn)行中,首先設(shè)計(jì)了無(wú)人機(jī)

3、位姿采集板,并基于傳統(tǒng)的位姿估計(jì)方法,使用四元素法完成了姿態(tài)更新解算,提取出了無(wú)人機(jī)飛行過(guò)程中的實(shí)時(shí)位姿,然后針對(duì)基于視覺(jué)信息的無(wú)人機(jī)位姿估計(jì),設(shè)計(jì)了單目機(jī)載視覺(jué)估計(jì)方法的試驗(yàn)平臺(tái)及試驗(yàn)方案,并進(jìn)行了最終的試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明,本課題研究的基于視覺(jué)的位姿估計(jì)方法是簡(jiǎn)單有效的。最終的試驗(yàn)結(jié)果中航向角的誤差整體不超過(guò)3°,俯仰角和橫滾角的誤差都小于2°,位置估計(jì)的結(jié)果優(yōu)于單獨(dú)使用IMU進(jìn)行估計(jì)的結(jié)果。因此可以認(rèn)為該方法可以將運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的位姿變