基于单目视觉的四轴飞行器室内导航研究
发布时间：2021-12-18 22:21
由于具有垂直起降的优点和简单的结构,四轴飞行器近年来已成为一个热门研究领域。目前四轴飞行器导航主要是使用全球定位系统（Global Position System,GPS）,但是GPS信号在楼宇间,树林中,等有遮挡的环境下,会受到干扰甚至丢失,这将使四轴飞行器导航接收不到导航信息或者接受到错误的导航信息,从而造成不必要的生命财产损失。得益于视觉传感器的发展,光流导航系统精度也越来越高,体积越来越便于安装携带,成本也相对较低,被认为是解决无GPS环境下四轴飞行器自主导航的理想方案之一。本文采用基于光流算法的单目视觉技术,对四轴飞行器室内导航进行研究,目的是研究无GPS情况下的导航。本文首先对光流算法的研究和四轴飞行器发展进行了详细的叙述,然后对四轴飞行器建模,在建立了四轴飞行器动力学模型的基础上利用机械系统动力学自动分析软件（Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems,ADAMS）与数学软件MATLAB建立了四轴飞行器联合仿真平台。接着设计了一种多回路补偿比例积分微分（Proportion Integration Differenti...
【文章来源】：兰州交通大学甘肃省
【文章页数】：50 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
四轴飞行器Solidworks模型图
基于单目视觉的四轴飞行器室内导航研究表 2.1 所示。辑每个组件的质量、材料等属性。本文根据实际情况定质量、转动惯量和四轴飞行器的质心到旋翼作用力的距0247kg·m2，Ixx=Iyy=0.0144kg·m2，l 为 0.225m。重力加速件属性后，模型机具有与真实模型类似的物理属性。通以模拟四轴飞行器的运动学和动力学特性[12-15]。
图 2.3 软件数据交互示意图飞行器 ADAMS 模型的关键是设置与 MATLAB 的入变量和 9 个输出变量，如表 2.2 所示。表 2.2 定义 ADAMS 中 9 个输出变量变量 函数 VFORCE_lxj1 VARVAL(.Quadrotor.s VFORCE_lxj2 VARVAL(.Quadrotor.s VFORCE_lxj3 VARVAL(.Quadrotor.s VFORCE_lxj4 VARVAL(.Quadrotor.sPitch AY(cm_jijia1,MARKER_gRoll AX(cm_jijia1,MARKER_gYaw AZ(cm_jijia1,MARKER_gAcc_x ACCX(cm_jijia1,MARKAcc_y ACCY(cm_jijia1,MARKAcc_z ACCZ(cm_jijia1,MARKWy_x DX(cm_jijia1,MARKE
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于加速度信息修正的四旋翼位置估计算法研究[J]. 方家豪,叶欣,董伟,盛鑫军,朱向阳. 传感技术学报. 2016(11)
[2]基于VOD块匹配准则的四旋翼飞行器悬停研究[J]. 张国云,李亚斌,涂兵,李文滔,李孝春. 计算机工程与应用. 2017(22)
[3]惯性/光流/磁组合导航技术在四旋翼飞行器中的应用[J]. 杨天雨,贾文峰,赖际舟,邓一民. 传感器与微系统. 2016(01)
[4]四旋翼飞行器姿态与高度控制器的设计[J]. 翁理国,李倩,王伟. 安徽大学学报(自然科学版). 2015(01)
[5]基于光流传感器的四旋翼飞行器悬停校正[J]. 吕强,倪佩佩,王国胜,刘峰. 装甲兵工程学院学报. 2014(03)
[6]基于光流和惯性导航的小型无人机定位方法[J]. 宋宇,翁新武,郭昕刚. 传感器与微系统. 2015(01)
[7]四旋翼飞行器悬停状态姿态控制建模与仿真[J]. 陈航科,张东升,盛晓超,王凯. 计算机仿真. 2013(11)
[8]基于卡尔曼滤波的四旋翼飞行器悬停控制研究[J]. 吴友强,纪浩,邹力涵. 自动化与仪表. 2013(11)
[9]微小型四旋翼飞行器多信息非线性融合导航方法及实现[J]. 刘建业,贾文峰,赖际舟,吕品. 南京航空航天大学学报. 2013(05)
[10]依靠自身传感器的室内无人机自主导航引导技术综述[J]. 倪磊,曾庆化,庄曈,刘建业. 计算机应用与软件. 2012(08)
博士论文
[1]面向四旋翼无人机的非线性控制方法与实现[D]. 李辰.浙江大学 2017
[2]四旋翼微型飞行器位姿及控制策略的研究[D]. 张洪涛.哈尔滨工业大学 2014
硕士论文
[1]光流改进算法研究及其在四旋翼无人机中的应用[D]. 童姜况.浙江大学 2017
[2]基于自抗扰技术的四旋翼飞行器控制[D]. 包明霞.天津工业大学 2017
[3]多旋翼无人机光流/惯性组合导航技术研究[D]. 邓一民.南京航空航天大学 2016
[4]四旋翼无人飞行器姿态控制系统的设计与实现[D]. 李华钧.北京交通大学 2015
[5]四旋翼无人机室内自主导航系统的研究与实现[D]. 白志君.厦门大学 2014
[6]四旋翼飞行器姿态控制方法研究[D]. 黄依新.西南交通大学 2014
[7]微型四旋翼飞行器控制系统设计及控制方法研究[D]. 国倩倩.吉林大学 2013
[8]基于PID神经网络的四旋翼飞行器控制系统研究[D]. 胡锦添.广州大学 2013
[9]四旋翼飞行器导航及控制技术研究[D]. 马远超.哈尔滨工程大学 2013
[10]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
本文编号：3543267
【文章来源】：兰州交通大学甘肃省
【文章页数】：50 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
四轴飞行器Solidworks模型图
基于单目视觉的四轴飞行器室内导航研究表 2.1 所示。辑每个组件的质量、材料等属性。本文根据实际情况定质量、转动惯量和四轴飞行器的质心到旋翼作用力的距0247kg·m2，Ixx=Iyy=0.0144kg·m2，l 为 0.225m。重力加速件属性后，模型机具有与真实模型类似的物理属性。通以模拟四轴飞行器的运动学和动力学特性[12-15]。
图 2.3 软件数据交互示意图飞行器 ADAMS 模型的关键是设置与 MATLAB 的入变量和 9 个输出变量，如表 2.2 所示。表 2.2 定义 ADAMS 中 9 个输出变量变量 函数 VFORCE_lxj1 VARVAL(.Quadrotor.s VFORCE_lxj2 VARVAL(.Quadrotor.s VFORCE_lxj3 VARVAL(.Quadrotor.s VFORCE_lxj4 VARVAL(.Quadrotor.sPitch AY(cm_jijia1,MARKER_gRoll AX(cm_jijia1,MARKER_gYaw AZ(cm_jijia1,MARKER_gAcc_x ACCX(cm_jijia1,MARKAcc_y ACCY(cm_jijia1,MARKAcc_z ACCZ(cm_jijia1,MARKWy_x DX(cm_jijia1,MARKE
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于加速度信息修正的四旋翼位置估计算法研究[J]. 方家豪,叶欣,董伟,盛鑫军,朱向阳. 传感技术学报. 2016(11)
[2]基于VOD块匹配准则的四旋翼飞行器悬停研究[J]. 张国云,李亚斌,涂兵,李文滔,李孝春. 计算机工程与应用. 2017(22)
[3]惯性/光流/磁组合导航技术在四旋翼飞行器中的应用[J]. 杨天雨,贾文峰,赖际舟,邓一民. 传感器与微系统. 2016(01)
[4]四旋翼飞行器姿态与高度控制器的设计[J]. 翁理国,李倩,王伟. 安徽大学学报(自然科学版). 2015(01)
[5]基于光流传感器的四旋翼飞行器悬停校正[J]. 吕强,倪佩佩,王国胜,刘峰. 装甲兵工程学院学报. 2014(03)
[6]基于光流和惯性导航的小型无人机定位方法[J]. 宋宇,翁新武,郭昕刚. 传感器与微系统. 2015(01)
[7]四旋翼飞行器悬停状态姿态控制建模与仿真[J]. 陈航科,张东升,盛晓超,王凯. 计算机仿真. 2013(11)
[8]基于卡尔曼滤波的四旋翼飞行器悬停控制研究[J]. 吴友强,纪浩,邹力涵. 自动化与仪表. 2013(11)
[9]微小型四旋翼飞行器多信息非线性融合导航方法及实现[J]. 刘建业,贾文峰,赖际舟,吕品. 南京航空航天大学学报. 2013(05)
[10]依靠自身传感器的室内无人机自主导航引导技术综述[J]. 倪磊,曾庆化,庄曈,刘建业. 计算机应用与软件. 2012(08)
博士论文
[1]面向四旋翼无人机的非线性控制方法与实现[D]. 李辰.浙江大学 2017
[2]四旋翼微型飞行器位姿及控制策略的研究[D]. 张洪涛.哈尔滨工业大学 2014
硕士论文
[1]光流改进算法研究及其在四旋翼无人机中的应用[D]. 童姜况.浙江大学 2017
[2]基于自抗扰技术的四旋翼飞行器控制[D]. 包明霞.天津工业大学 2017
[3]多旋翼无人机光流/惯性组合导航技术研究[D]. 邓一民.南京航空航天大学 2016
[4]四旋翼无人飞行器姿态控制系统的设计与实现[D]. 李华钧.北京交通大学 2015
[5]四旋翼无人机室内自主导航系统的研究与实现[D]. 白志君.厦门大学 2014
[6]四旋翼飞行器姿态控制方法研究[D]. 黄依新.西南交通大学 2014
[7]微型四旋翼飞行器控制系统设计及控制方法研究[D]. 国倩倩.吉林大学 2013
[8]基于PID神经网络的四旋翼飞行器控制系统研究[D]. 胡锦添.广州大学 2013
[9]四旋翼飞行器导航及控制技术研究[D]. 马远超.哈尔滨工程大学 2013
[10]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
本文编号：3543267
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