四旋翼无人机飞行速度估计方法研究与实现

发布时间：2021-07-31 00:35

　　四旋翼无人机应用逐渐朝着小型化,智能化方向发展,经常面临在复杂环境下进行作业,这种条件下由于GPS（Global Positioning System）信号较弱,视觉纹理稀疏或光线不足导致传统的状态估计算法失效,无人机很难稳定安全地进行自主导航等智能应用。本文通过研究分析四旋翼无人机的空气动力学模型揭示出四旋翼飞行速度的可直接观测性。基于该特性,本文提出了两种状态估计的解决方案。一是基于机器学习的四旋翼无人机飞行速度估计方法,采用SVM（Support Vector Machine）学习模型关系,并最终预测飞行速度;另一种是基于多传感器融合滤波的状态估计器,融合对象包括惯性测量单元、光流计、磁力计和超声波,滤波框架采用扩展卡尔曼方法。在设计卡尔曼过程时,本文将空气动力学模型中的诱导阻力系数作为状态向量中一员,使状态估计能够自适应空气密度,电机转速等变化造成的影响。此外本文还提出了一种能够自适应调整光流计观测噪声方差的方法,使得系统在光线变化的场景下能迅速评估光流计算结果的好坏程度,以便调整视觉定位结果在状态估计中的权重。经过采取不同飞机平台在不同场景下的实验对比,实验结果表明在复杂条件... 

【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

SLAM系统框架

的 ORB-SLAM[28,29]。ORB-SLAM 采用了 ORB 特征点，实现了单目、双目、RG 三种视觉传感器的 SLAM 系统，并能保证在可接受的精度范围内可达到实时性在当时已是个轰动的结果。图 1-2 是 ORB-SLAM 在公开数据集 KITTI 上的[29]，其中左边是相机轨迹和三维重建点云结果，右边是定位轨迹和真值的比较中红色虚线为真值。

滤波实时估计出四旋翼无人机的位置和速度，并通过实验/惯导的组合方案可以弥补 GPS 短时失效所造成的影响等人将惯导和双目光流传感器进行融合，框架使用 UKFlter）滤波器，实现了对载体状态的实时估计，图 1-4 为其使

【参考文献】：
期刊论文
[1]无人机遥感系统的研究进展与应用前景[J]. 李德仁,李明.  武汉大学学报(信息科学版). 2014(05)
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[3]惯性导航技术的发展及其应用[J]. 周徐昌,沈建森.  兵工自动化. 2006(09)

博士论文
[1]差分GPS/INS组合定位定姿及其在MMS中的应用[D]. 孙红星.武汉大学 2004

硕士论文
[1]线性等式约束规划问题的几何算法研究[D]. 陈小燕.福建师范大学 2012



本文编号：3312414