航拍图像海上目标定位系统关键技术研究

发布时间：2017-08-16 20:33

  本文关键词：航拍图像海上目标定位系统关键技术研究

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【摘要】：随着“一带一路”战略构想的提出与实现,将增加我国管辖水域的船舶交通流量,也对保障海上航行安全和海洋环境提出了更高的要求。无人机凭借安全、快速等优势逐渐成为海事部门进行船舶交通监管和海上搜寻救助的新工具。无人机的应用,弥补了传统海事巡航装备在海上应急处置中的不足,提高了海上应急搜救及海事监管效率。无人机航拍图像海上目标定位系统的实现解决了海上目标定位问题,但系统要实际应用还存在一些问题。本文针对航拍图像海上目标定位系统在应用过程中出现的航拍视频图像、GPS与姿态传感器采集频率不一致,以及因海上环境因素干扰造成的采集数据缺失、异常等问题进行研究,以解决系统在应用过程中出现的问题。首先总结并归纳了国内外学者在无人机航拍应用、目标定位技术及航拍数据处理等方面的研究成果,根据航拍图像海上目标定位系统需求,对目标定位数据同步、异常原因及数据处理进行了研究。在此基础提出适合于系统的时间同步点插值数据同步算法和模糊控制自适应卡尔曼滤波数据处理算法,并对算法进行有效性仿真验证。最后,应用研究成果对航拍图像海上目标“一键”定位软件进行补充完善。本文所提出的算法模型经仿真验证表明:根据海上应用环境,由时间同步点插值数据同步算法和模糊控制自适应卡尔曼滤波数据处理算法处理后的GPS与AHRS姿态数据可以满足航拍图像海上目标定位的需求。其中,通过以GPS数据更新时刻作为同步时刻对AHRS进行同步插值处理后,既可以实现两种数据之间的同步,又避免了同步时间点AHRS姿态无数据的问题。模糊控制自适应卡尔曼滤波作为航拍图像数据处理方法,在对数据进行误差优化处理的同时,通过算法预测值可以解决数据缺失时造成无法定位的问题,提高系统定位的可靠性。本文运用Visual C++对系统软件进行完善,将数据同步和数据处理编写入系统软件中,并进行相应的测试,最后提出研究需要进一步完善的地方,以及后期拓展的展望。
【关键词】：航拍图像 数据同步 数据处理 目标定位
【学位授予单位】：集美大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U675.79
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 主要符号表10-11
• 第1章 引言11-18
• 1.1 研究背景及意义11-13
• 1.2 国内外研究现状13-16
• 1.2.1 国外研究现状13-14
• 1.2.2 国内研究现状14-16
• 1.3 论文主要内容16-17
• 1.4 论文组织结构17-18
• 第2章 航拍图像海上目标定位系统概述18-27
• 2.1 航拍图像海上目标定位系统应用环境18-19
• 2.2 航拍图像海上目标定位算法19-20
• 2.3 无人机选型20-22
• 2.4 航拍图像海上目标定位系统的组成与工作原理22-25
• 2.4.1 系统组成22-24
• 2.4.2 系统工作原理24-25
• 2.5 本文研究的关键技术问题25
• 2.6 本章小结25-27
• 第3章 航拍图像海上目标定位系统数据同步27-38
• 3.1 系统定位所需数据类型及采集方式27-30
• 3.1.1 GPS数据27-28
• 3.1.2 姿态角数据28-30
• 3.1.3 视频图像数据30
• 3.2 数据同步方法分析30-32
• 3.2.1 多线程数据同步31-32
• 3.2.2 基于时间同步的数据同步32
• 3.3 基于时间同步点插值的GPS与AHRS数据同步32-35
• 3.3.1 数据同步时间差(35)?的获取33-34
• 3.3.2 同步时刻数据获取34
• 3.3.3 拉格朗日差值多项式34-35
• 3.3.4 GPS与AHRS时间同步数据获取35
• 3.4 仿真结果分析35-37
• 3.5 本章小结37-38
• 第4章 航拍图像海上目标定位系统数据处理38-50
• 4.1 航拍定位数据异常原因及分析38
• 4.2 数据异常甄别与处理方法38-41
• 4.2.1 突变数据剔除39-40
• 4.2.2 数据缺失的处理40-41
• 4.3 卡尔曼滤波41-43
• 4.3.1 Saga-Huga自适应滤波42
• 4.3.2 渐消记忆自适应卡尔曼滤波42-43
• 4.4 基于模糊控制自适应卡尔曼滤波算法的数据处理43-46
• 4.4.1 系统结构43-45
• 4.4.2 模糊控制算法45-46
• 4.4.3 观测噪声的修正46
• 4.5 仿真结果分析46-48
• 4.6 本章小结48-50
• 第5章 航拍图像海上目标定位系统测试50-63
• 5.1 测试环境50-51
• 5.2 系统功能实现51-57
• 5.2.1 视频文件自动录入51-52
• 5.2.2 GPS数据自动接收52-53
• 5.2.3 AHRS数据自动接收53
• 5.2.4 数据同步处理53-54
• 5.2.5 数据处理54-55
• 5.2.6 目标定位55-57
• 5.3 系统功能测试57-62
• 5.3.1 系统运行界面57-58
• 5.3.2 设备连接及通信58-59
• 5.3.3 数据同步功能测试59-60
• 5.3.4 数据处理功能测试60-61
• 5.3.5 目标定位功能测试61-62
• 5.4 本章小结62-63
• 第6章 总结与展望63-65
• 6.1 总结63
• 6.2 展望63-65
• 致谢65-66
• 参考文献66-69
• 在学期间科研成果情况69

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本文编号：685426