多旋翼无人机光流/惯性组合导航技术研究

发布时间：2021-06-09 01:03

　　由于多旋翼无人机具有垂直起降,结构简单等优势,近年来成为研究的热门领域。常用的多旋翼无人机导航系统对GPS的依赖性较高,在GPS信号受干扰或丢失的情况下,多旋翼无人机导航系统将无法提供有效定位信息,这是目前旋翼飞行器发生各类飞行事故的常见原因之一。由昆虫视觉导航启发的光流导航系统因其具有体积小、成本低、精度高等特点,被视为解决多旋翼无人机无GPS环境自主导航的理想方案之一。本文主要面向旋翼飞行器,以光流导航算法为基础,开展了多旋翼无人机光流/惯性多信息融合导航算法的研究和实现工作。论文首先对光流算法本身进行了研究,针对多旋翼无人机飞行环境的特性,研究了大尺度运动下的光流算法及其误差补偿算法,并提出了一种基于ORB特征点的LK金字塔光流算法,通过静态与动态的实验对该算法的性能进行了验证。为了利用序列图像的光流信息为多旋翼无人机提供自主导航信息,论文对图像光流场与多旋翼无人机运动场之间的关系进行了研究。考虑到高度信息的准确性将影响光流测速的精度,针对高度通道提出了一种信息融合方案。对多旋翼无人机的运动模态进行了研究,设计了一种多传感器辅助的光流自主导航方法,并在室内、室外开展了实验验证,实... 

【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：79 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

美国杨百翰大学的光流避障无人机

[8]。美国西弗吉尼亚大学的H.Chao等人在2013年使用广角相机/激光/惯性组合导航系统如图1.2所示，通过SIFT算法求解光流速度信息，并与激光雷达的高度以及惯性导航信息进行融合对无人机飞行的位置、速度与飞行姿态进行估计，通过对小型无人机搭载的相机飞行时拍摄的图像进行事后的分析处理，验证了算法的准确性[9]。图 1.1 美国杨百翰大学的光流避障无人机 图 1.2 光流/激光/惯性组合导航系统在多旋翼无人机应用方面，法国国立高等矿业大学的Nicolas Petit教授于2011年提出了一种

无人机的控制回路中流传感器与前置的摄像机进行长航时光流自主导航算法研究，该方法从前置相机拍摄恢复相机的运动信息，并以此对光流传感器的累积误差进行修正，研究了一种依靠光地图构建算法OFLAAM,实验的结果显示该方法有效的抑制了光流的误差，提升了导航度[12]。

【参考文献】：
期刊论文
[1]反无人机策略及武器装备现状与发展动向[J]. 杨勇,王诚,吴洋.  飞航导弹. 2013(08)
[2]美国打造新的军用“全源导航”[J]. 刘春保.  国际太空. 2013(04)
[3]光流/惯导多传感器信息融合方法[J]. 刘小明,陈万春,邢晓岚,殷兴良.  北京航空航天大学学报. 2012(05)
[4]基于LabVIEW VISA智能车无线调试系统[J]. 侯明,付兴建,吴迎年,柏森.  国外电子测量技术. 2012(01)
[5]光流控制地形跟随与自动着陆[J]. 刘小明,陈万春,邢晓岚,殷兴良.  北京航空航天大学学报. 2012(01)
[6]惯性导航系统的发展及其关键技术综述[J]. 徐景硕,周胜明,蒋华君.  科技信息. 2009(35)
[7]生产者/消费者问题的分析和实现[J]. 严兵.  西华大学学报(自然科学版). 2006(02)

博士论文
[1]基于视觉的微小型四旋翼飞行机器人位姿估计与导航研究[D]. 郑伟.中国科学技术大学 2014
[2]昆虫视觉启发的光流复合导航方法研究[D]. 潘超.华中科技大学 2011
[3]基于特征点的图像配准技术研究[D]. 廖斌.国防科学技术大学 2008

硕士论文
[1]小型多旋翼无人机飞行控制器研究[D]. 李旭阳.西安电子科技大学 2014
[2]基于光流法的单目视觉里程计研究[D]. 郑驰.浙江大学 2013
[3]四轴飞行器单目视觉室内导航的研究与实现[D]. 余必举.东北大学 2012
[4]一种基于光流和自运动估计的导航定位方法[D]. 温同鑫.华中科技大学 2012



本文编号：3219586