基于视觉的巡检无人机自主导航与路径跟随技术研究

发布时间：2022-01-25 09:55

　　近年来,智能机器人在大型设施巡检领域受到了越来越多的关注,相比于人工检验,其在提高检测效率、降低人力成本与危险性方面具有显著优势。无人机因其具备三维空间的运动能力,在电力巡检、路桥监测等领域得到了实际应用。然而,目前巡检无人机在应用的过程中较为依赖卫星提供的导航定位信息。在卫星信号弱以及拒止的环境中,其难以按照预期效果开展巡检工作。此外,目前巡检无人机的路径规划通常采用地理坐标系下预先设置航路点的形式。在这种方式下,即使无人机在规划的路径上无法完成对目标的有效检测,无人机也不会采取弥补行为,这样的巡检效果完全取决于事先航迹规划的优劣。针对巡检无人机系统中存在的上述两点不足,本文对基于视觉传感器的无人机自主导航定位、路径识别与跟随方法进行了研究,提升巡检无人机在多种场合下的适用性以及巡检过程中的智能性。本文首先对巡检无人机的应用现状进行了分析,结合多个实际应用方案中的导航定位需求,设计了室内外环境下通用的无人机巡检优化方案,并对方案中主要传感器感知原理与误差特性进行了分析,为后续多传感器融合算法的实现提供了理论依据。其次,本文研究了无人机巡检系统中的地面标识检测识别方法以及视觉相对位移测... 

【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：100 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

忠武输气管线巡检

南京航空航天大学硕士学位论文第一章 绪论1.1 课题研究背景巡检工作是保障通信光缆、燃气管道、输油气管道、电力、铁路、公路等重要设施状态良好、运营正常的必要手段。传统的巡检工作通常由人工完成，巡检人员携带检测仪器对待检测设施进行检修维护，整套设施巡检下来对人力物力的消耗十分巨大。除此以外，巡检的环境通常较为恶劣，例如燃气、油气管道常布设在荒无人烟的地方，高压电线架设在离地十几米的高处，巡检人员在进行检修的时候甚至会有生命危险，如图 1.1、图 1.2 所示。

无人机在一些特定场合中的巡检技术已经相对成熟，如图1.3 中无人机应用于电力线巡检。目前很多消费级的无人机能够在地图上设定航迹点，实现无人机按照给定的航迹点自动飞行，较好地方便了用户的操作流程，如图 1.4 为大疆 GS Pro 地面站航迹点规划操作界面。尽管如此，目前巡检无人机的应用仍然存在许多值得优化提升的地方。一方面，巡检无人机的导航定位手段亟待提升。当前巡检无人机过于依赖卫星提供导航定位功能，因此其应用场景被限制在空旷无遮挡的室外环境中，若在高楼林立的城市或者室内等卫星信号弱以及拒止的环境下，则难以实现有效的自动巡检。无人机室内自主巡检具有巨大的应用价值与潜在市场，因而亟需一种精确可靠的巡检无人机室内导航定位手段。另一方面，巡检无人机的智能性也有待提升。在当前的实际应用过程中，巡检无人机机械地执行预先设定好的飞行计划，巡检的有

【参考文献】：
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本文编号：3608332