基于IMU-立體相機(jī)-里程儀的探測車的聯(lián)邦濾波組合導(dǎo)航定位研究.pdf

1、分類號：密級：UDC：學(xué)號：416118712134南昌大學(xué)專業(yè)學(xué)位研究生學(xué)位論文基于基于IMU立體相機(jī)立體相機(jī)里程儀的探測車的聯(lián)邦濾波組合里程儀的探測車的聯(lián)邦濾波組合導(dǎo)航定位研究導(dǎo)航定位研究TheResearchoftheIMUStereoCameraOdometerIntegratedNavigationBasedThePbeCar李宇培養(yǎng)單位（院、系）：信息工程學(xué)院指導(dǎo)教師姓名、職稱：郭杭教授指導(dǎo)教師姓名、職稱：邸凱昌研究員專業(yè)學(xué)

2、位種類：工程碩士專業(yè)領(lǐng)域名稱：控制工程論文答辯日期：答辯委員會主席：評閱人：年月日摘要I摘要深空探測車任務(wù)中，探測車的高精度導(dǎo)航與定位是探測車路徑規(guī)劃、危險避障及科學(xué)目標(biāo)的接近的重要前提。由于深空探測車處于未知的外太空環(huán)境，而外太空環(huán)境的不同于地球，使得目前成熟的包括GPS在內(nèi)的地面導(dǎo)航定位技術(shù)不適用于深空探測車。因而依據(jù)包括慣性導(dǎo)航單元、里程儀、立體相機(jī)等在內(nèi)的探測車傳感器，開發(fā)自主、穩(wěn)定、快速的定位方法對深空探測車任務(wù)具有重要意義。

3、本文主要研究內(nèi)容包括以下三個方面：1.闡述了慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的工作原理，推導(dǎo)了捷聯(lián)慣導(dǎo)的數(shù)字迭代算法，重點介紹了四元數(shù)畢卡算法、等效旋轉(zhuǎn)矢量算法及圓錐運(yùn)動時的等效旋轉(zhuǎn)矢量法，并對其進(jìn)行了仿真。2.闡述了立體相機(jī)導(dǎo)航定位的原理，針對多幀序列立體影像上的同名點，通過特征點在多幀影像上的連續(xù)追蹤，在自適應(yīng)選取幾何關(guān)鍵幀的基礎(chǔ)上，構(gòu)建幾何約束強(qiáng)的影像區(qū)域網(wǎng)。通過光束法平差方法解求網(wǎng)中影像最優(yōu)的外方位元素，實現(xiàn)了高精度導(dǎo)航與定位。3.對捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)（

4、IMU）、里程儀(Odometer)和立體視覺(VisualStereo)誤差進(jìn)行了分析建立了以捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)為主狀態(tài)方程和觀測方程，并給出了基于立體視覺IMU里程儀的深空探測車組合導(dǎo)航系統(tǒng)的聯(lián)邦濾波組合方案。野外實驗結(jié)果表明:聯(lián)邦濾波組合導(dǎo)航系統(tǒng)在反饋校正時能有效地抑制系統(tǒng)定位誤差，并保證了在探測車視覺測程定位失敗仍然可以輸出穩(wěn)定高精度的導(dǎo)航定位結(jié)果，提高了系統(tǒng)定位的容錯性與精度。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：慣性測量單元；視覺測程；捷聯(lián)解算；航跡推