基于机载单相机的无人机姿态角测量系统研究
发布时间：2021-12-19 06:08
随着计算机技术、机器视觉、人工智能等新型科学技术的不断的发展与创新,以及无人机在军事和民用领域的重要作用,将传统无人机技术结合新兴技术将成为未来发展的趋势。然而新型无人机的发展仍面临诸多问题亟需解决,例如小型固定翼无人机的低载荷和高能耗,难以在其机体上安装高精度的惯性导航装置来辅助着陆,这就对基于视觉的无人机姿态角解算技术提出了挑战。国内外专家学者以视觉测量作为研究内容,使用了不同种类的无人机机型,单个或多个视觉传感器,不同种姿态角解算方法求取无人机姿态角,来辅助无人机自主着陆。目前基于视觉的无人机姿态角解算技术大多使用多幅图像,并且通过匹配图像来获取无人机姿态角。然而,较快的飞行速度、不断变化的姿态角度以及高复杂度的图像匹配算法容易导致解算出来的姿态角与无人机真实的姿态角不匹配,会有一定的延迟。此外,多数方法在无人机姿态角测量时采用的是固定焦距镜头,随着着陆过程中距离缩短,固定焦距的使用在一定程度上影响无人机姿态角的解算精度。因此,本文研究了适用于变焦距系统下利用单幅图像解算出无人机姿态角的测量方法。该方法以编码靶标作为合作目标,根据相机透视投影模型以及三维坐标系转换关系,利用单幅包...
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
无人机分类
合肥工业大学硕士研究生学位论文逐渐累积，对系统的可靠性产生严重影响，飞机在做尾旋动作等机体失重动作时,惯性导航所测得的飞机姿态角在很大程度上可能与实际的飞机姿态角相差较大。特别当无人机接近 90 度飞行时,惯性导航输出的角度可能与实际情况可能出现严重不符的情况。同时陀螺仪还具有抗冲击力差的缺点，在发生较大冲击时，陀螺仪会受到不同程度的损坏。
第一章 绪论中轴线，从而获取被测目标俯仰角和偏航角，但是这种方法不能测翻滚角，并且测量目标一般是子弹和火箭等柱状物体。3）用单目相机获取图像确定空间中运动目标的姿态角，该方法是通过获取的图像特征点与空间目标三维姿态的迭代算法。此方法只能用于火箭等柱状物体的姿态角测量，并且在俯仰角超过 20 度以后测量精度较低。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于图像增强的双阈值二值化算法[J]. 胡笑莉,仲思东. 电光与控制. 2017(05)
[2]基于LM算法的相对测量相机非线性标定技术[J]. 田少雄,卢山,刘宗明,孙玥,刘付成,曹姝清. 上海航天. 2015(06)
[3]面向大尺寸检测CCD图像中心提取精度的研究[J]. 林润芝,杨学友,邹剑,邾继贵,吴斌. 传感器与微系统. 2010(12)
[4]Analysis of unmanned aerial vehicle navigation and height control system based on GPS[J]. Jianjun Zhang1,* and Hong Yuan2 1.China Academy of Space Technology,Beijing 100094,P.R.China;2.Academy of Opto-Electronics,Chinese Academy of Sciences,Beijing 100190,P.R.China. Journal of Systems Engineering and Electronics. 2010(04)
[5]基于Hough变换的椭圆检测算法[J]. 袁理,叶露,贾建禄. 中国光学与应用光学. 2010(04)
[6]用于UAV视觉导航的跑道检测与跟踪[J]. 潘翔,童丸丸,姜哲圣. 传感技术学报. 2010(06)
[7]基于径向约束的CCD相机标定参数的整体优化[J]. 任延俊,郭霏,姜淑华,王文生. 长春理工大学学报(自然科学版). 2009(02)
[8]基于合作目标和视觉的无人飞行器全天候自动着陆导引关键技术[J]. 徐贵力,倪立学,程月华. 航空学报. 2008(02)
[9]微型直升机自主飞行辅助视觉系统研究[J]. 那盟,贾培发. 计算机工程与应用. 2006(30)
[10]三维数据拼接中编码标志点的设计与检测[J]. 马扬飚,钟约先,郑聆,袁朝龙. 清华大学学报(自然科学版). 2006(02)
博士论文
[1]基于近景摄影测量的高精度姿态测量研究[D]. 王卫文.中国科学院研究生院（光电技术研究所） 2015
[2]基于视觉的微小型无人直升机位姿估计与目标跟踪研究[D]. 徐伟杰.浙江大学 2012
[3]基于光电经纬仪影像的飞机姿态测量方法研究[D]. 苏国中.武汉大学 2005
硕士论文
[1]基于计算机视觉的多目标位姿测量方法研究[D]. 谭校纳.哈尔滨工业大学 2009
[2]基于视觉导航的无人机自主着陆飞行参数估计方法[D]. 万明.南京航空航天大学 2009
[3]无人机自主控制综述及自主着陆控制系统设计[D]. 陈海.西北工业大学 2007
[4]基于图像处理的无人机姿态测量[D]. 陆钧昀.西安电子科技大学 2007
[5]基于视觉的无人机着陆导航[D]. 赵昊昱.华中科技大学 2006
本文编号：3543902
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
无人机分类
合肥工业大学硕士研究生学位论文逐渐累积，对系统的可靠性产生严重影响，飞机在做尾旋动作等机体失重动作时,惯性导航所测得的飞机姿态角在很大程度上可能与实际的飞机姿态角相差较大。特别当无人机接近 90 度飞行时,惯性导航输出的角度可能与实际情况可能出现严重不符的情况。同时陀螺仪还具有抗冲击力差的缺点，在发生较大冲击时，陀螺仪会受到不同程度的损坏。
第一章 绪论中轴线，从而获取被测目标俯仰角和偏航角，但是这种方法不能测翻滚角，并且测量目标一般是子弹和火箭等柱状物体。3）用单目相机获取图像确定空间中运动目标的姿态角，该方法是通过获取的图像特征点与空间目标三维姿态的迭代算法。此方法只能用于火箭等柱状物体的姿态角测量，并且在俯仰角超过 20 度以后测量精度较低。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于图像增强的双阈值二值化算法[J]. 胡笑莉,仲思东. 电光与控制. 2017(05)
[2]基于LM算法的相对测量相机非线性标定技术[J]. 田少雄,卢山,刘宗明,孙玥,刘付成,曹姝清. 上海航天. 2015(06)
[3]面向大尺寸检测CCD图像中心提取精度的研究[J]. 林润芝,杨学友,邹剑,邾继贵,吴斌. 传感器与微系统. 2010(12)
[4]Analysis of unmanned aerial vehicle navigation and height control system based on GPS[J]. Jianjun Zhang1,* and Hong Yuan2 1.China Academy of Space Technology,Beijing 100094,P.R.China;2.Academy of Opto-Electronics,Chinese Academy of Sciences,Beijing 100190,P.R.China. Journal of Systems Engineering and Electronics. 2010(04)
[5]基于Hough变换的椭圆检测算法[J]. 袁理,叶露,贾建禄. 中国光学与应用光学. 2010(04)
[6]用于UAV视觉导航的跑道检测与跟踪[J]. 潘翔,童丸丸,姜哲圣. 传感技术学报. 2010(06)
[7]基于径向约束的CCD相机标定参数的整体优化[J]. 任延俊,郭霏,姜淑华,王文生. 长春理工大学学报(自然科学版). 2009(02)
[8]基于合作目标和视觉的无人飞行器全天候自动着陆导引关键技术[J]. 徐贵力,倪立学,程月华. 航空学报. 2008(02)
[9]微型直升机自主飞行辅助视觉系统研究[J]. 那盟,贾培发. 计算机工程与应用. 2006(30)
[10]三维数据拼接中编码标志点的设计与检测[J]. 马扬飚,钟约先,郑聆,袁朝龙. 清华大学学报(自然科学版). 2006(02)
博士论文
[1]基于近景摄影测量的高精度姿态测量研究[D]. 王卫文.中国科学院研究生院（光电技术研究所） 2015
[2]基于视觉的微小型无人直升机位姿估计与目标跟踪研究[D]. 徐伟杰.浙江大学 2012
[3]基于光电经纬仪影像的飞机姿态测量方法研究[D]. 苏国中.武汉大学 2005
硕士论文
[1]基于计算机视觉的多目标位姿测量方法研究[D]. 谭校纳.哈尔滨工业大学 2009
[2]基于视觉导航的无人机自主着陆飞行参数估计方法[D]. 万明.南京航空航天大学 2009
[3]无人机自主控制综述及自主着陆控制系统设计[D]. 陈海.西北工业大学 2007
[4]基于图像处理的无人机姿态测量[D]. 陆钧昀.西安电子科技大学 2007
[5]基于视觉的无人机着陆导航[D]. 赵昊昱.华中科技大学 2006
本文编号：3543902
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