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

1、自主降落是小型無人直升機(SUH)實現(xiàn)全自動化飛行的重要環(huán)節(jié)。在SUH的定點降落中，飛控系統(tǒng)需要實時且高精度的相對位置信息，特別是離地高度信息，而傳統(tǒng)INS/GPS組合導(dǎo)航配合聲納高度計并不能滿足要求。為此，本文研究并設(shè)計了基于視覺的導(dǎo)航系統(tǒng)，負責(zé)輸出定點降落中所需的位置姿態(tài)信息，并為下一步在移動平臺上實施自主降落奠定研究基礎(chǔ)。本文的主要工作及貢獻如下:
　　 根據(jù)SUH的平臺特點，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，并詳細介紹了各個階段與自主降落導(dǎo)航系統(tǒng)相關(guān)的軟件設(shè)計框架及實現(xiàn)結(jié)果。
　　 為簡化圖像處理難度，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)計了適用于自主降落場景的分級地標(biāo)，并提出了一種結(jié)合大津法與最頻值法的改進閾值分割算法，在提高實時性的同時適用于光照條件不定與目標(biāo)大小不定等應(yīng)用環(huán)境，接著詳細論述了基于分級地標(biāo)的定位與識別算法。
　　 在識別降落地標(biāo)并獲得有效的圖像信息

3、后，使用位姿估計算法解算機體與降落地標(biāo)的相對位姿關(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算法，使得算法在噪聲條件下更具穩(wěn)定性，之后為進一步降低歸一化坐標(biāo)誤差對位姿估計精度的影響，提出了一種基于面積特征的位置估計算法。
　　 本文在最后針對自主降落導(dǎo)航系統(tǒng)的實時性，分級地標(biāo)定位及識別算法的效果及位姿估計算法的誤差設(shè)計了相關(guān)地面和實際飛行實驗