本文關(guān)鍵詞：無人機(jī)自動(dòng)著陸過程中的視覺導(dǎo)航技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】： 計(jì)算機(jī)視覺導(dǎo)航有精度高、不受電子干擾等特點(diǎn),因此在無人機(jī)的導(dǎo)航中受到越來越多的關(guān)注。本文從研究現(xiàn)有導(dǎo)航原理的特點(diǎn)入手,結(jié)合圖象跟蹤技術(shù),將計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)應(yīng)用于無人機(jī)的自動(dòng)著陸導(dǎo)航中。 首先,在研究了現(xiàn)有導(dǎo)航方法的基礎(chǔ)上,本文提出了在特定環(huán)境下應(yīng)用的無人機(jī)自動(dòng)著陸視覺導(dǎo)航方法。在采用圖像跟蹤技術(shù)和二軸經(jīng)緯儀控制技術(shù)的基礎(chǔ)上,本文給出了全新的視覺導(dǎo)航總體實(shí)現(xiàn)方案,并隨后給出了該方案的空間定位原理。最后結(jié)合前面提到的導(dǎo)航方法的優(yōu)缺點(diǎn),提出了針對該方法的視覺/INS組合導(dǎo)航方法。 其次,為了實(shí)現(xiàn)視覺導(dǎo)航,針對無人機(jī)著陸過程中的圖像識別問題,本文重點(diǎn)研究了無人機(jī)目標(biāo)識別過程中的目標(biāo)特征提取技術(shù),選取了三種比較有效的特征提取方法,分別進(jìn)行了邊界不變矩提取、梯度相角直方圖特征提取,以及角點(diǎn)特征提取。最后著重研究了滿足實(shí)時(shí)性要求的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跟蹤技術(shù)。在實(shí)驗(yàn)室條件下,分別對邊界跟蹤技術(shù)和基于背景的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測技術(shù)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn),得出了符合實(shí)時(shí)性要求的處理效果。 在無人機(jī)自動(dòng)著陸視覺導(dǎo)航方法的實(shí)現(xiàn)過程中,一個(gè)十分重要的環(huán)節(jié)就是需要建立圖像坐標(biāo)和經(jīng)緯儀轉(zhuǎn)角的數(shù)學(xué)聯(lián)系。圍繞著這一點(diǎn),本文利用圖像坐標(biāo)到地面坐標(biāo)系的坐標(biāo)變換。結(jié)合攝像機(jī)成像模型給出了圖像坐標(biāo)到經(jīng)緯儀轉(zhuǎn)角的解算關(guān)系。并在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)中對這一關(guān)系進(jìn)行了有效驗(yàn)證。 最后簡單地總結(jié)了本課題的內(nèi)容,并從圖象跟蹤技術(shù)方面對本課題的研究方向進(jìn)行了展望。
【關(guān)鍵詞】：無人機(jī) 視覺導(dǎo)航 圖像跟蹤 經(jīng)緯儀控制
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號】：V249.3
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-14
• 第一章 緒論14-21
• 1.1 引言14-15
• 1.2 計(jì)算機(jī)視覺導(dǎo)航技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀15-18
• 1.2.1 計(jì)算機(jī)視覺及其應(yīng)用15-17
• 1.2.2 計(jì)算機(jī)視覺導(dǎo)航技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀17-18
• 1.3 本課題研究的背景和意義18-19
• 1.4 本課題研究的內(nèi)容及論文的安排19-21
• 第二章 無人機(jī)自主著陸導(dǎo)航方法研究21-50
• 2.1 引言21-22
• 2.2 GPS 導(dǎo)航原理22-29
• 2.2.1 GPS 導(dǎo)航原理22-26
• 2.2.2 差分GPS 基本原理26-28
• 2.2.3 GPS 導(dǎo)航特點(diǎn)28-29
• 2.3 慣性導(dǎo)航原理29-38
• 2.3.1 慣性導(dǎo)航系統(tǒng)簡介29-30
• 2.3.2 慣性元件30-33
• 2.3.3 慣性系統(tǒng)33-37
• 2.3.4 慣性系導(dǎo)航特點(diǎn)37-38
• 2.4 視覺導(dǎo)航原理38-46
• 2.4.1 視覺導(dǎo)航實(shí)現(xiàn)方案38-42
• 2.4.2 地面坐標(biāo)系的建立42
• 2.4.3 單攝像機(jī)的視覺導(dǎo)航原理42-43
• 2.4.4 雙攝像機(jī)的視覺導(dǎo)航原理43-45
• 2.4.5 視覺導(dǎo)航實(shí)現(xiàn)過程45-46
• 2.5 組合導(dǎo)航原理46-49
• 2.5.1 DGPS/AP/RA 組合導(dǎo)航系統(tǒng)46-47
• 2.5.2 視覺/INS 組合導(dǎo)航47-49
• 2.6 本章小結(jié)49-50
• 第三章 無人機(jī)圖像跟蹤技術(shù)研究50-76
• 3.1 引言50
• 3.2 圖像預(yù)處理50-53
• 3.2.1 圖像濾波簡介50-51
• 3.2.2 鄰域平均法51
• 3.2.3 中值濾波51-52
• 3.2.4 頻域?yàn)V波52-53
• 3.3 圖像分割53-56
• 3.3.1 邊緣檢測與提取53-55
• 3.3.2 邊緣檢測算法的選取55-56
• 3.4 無人機(jī)特征提取56-64
• 3.4.1 特征提取簡介56-57
• 3.4.2 邊界不變矩57-60
• 3.4.3 方向梯度相角直方圖60-63
• 3.4.4 角點(diǎn)特征提取63-64
• 3.5 無人機(jī)圖像跟蹤技術(shù)64-75
• 3.5.1 運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測的基本方法64-66
• 3.5.2 運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跟蹤的基本方法66-67
• 3.5.3 邊緣跟蹤67-69
• 3.5.4 基于背景模型的目標(biāo)檢測69-75
• 3.6 本章小結(jié)75-76
• 第四章 視覺導(dǎo)航中的角度解算76-87
• 4.1 引言76
• 4.2 圖像的成像模型76-80
• 4.2.1 圖像坐標(biāo)系、攝像機(jī)坐標(biāo)系、世界坐標(biāo)系76-79
• 4.2.2 攝像機(jī)針孔成像模型79-80
• 4.3 經(jīng)緯儀控制中的角度解算80-86
• 4.3.1 攝像機(jī)運(yùn)動(dòng)80-81
• 4.3.2 坐標(biāo)變換的旋轉(zhuǎn)矩陣81
• 4.3.3 單目視覺系統(tǒng)角度解算81-84
• 4.3.4 雙目視覺系統(tǒng)角度解算84-86
• 4.5 本章小結(jié)86-87
• 第五章 無人機(jī)著陸過程視覺導(dǎo)航的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證87-94
• 5.1 引言87
• 5.2 圖像傳感器與圖像采集87-89
• 5.2.1 攝像機(jī)及其工作原理87-88
• 5.2.2 圖像采集卡及其工作原理簡介88
• 5.2.3 實(shí)時(shí)圖像采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)88-89
• 5.3 圖像跟蹤中經(jīng)緯儀角度的理論計(jì)算與實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證89-93
• 5.3.1 圖像跟蹤中轉(zhuǎn)角的實(shí)驗(yàn)確定方法89-90
• 5.3.2 角度的理論計(jì)算90-93
• 5.4 本章小結(jié)93-94
• 第六章 總結(jié)與展望94-96
• 6.1 本文的主要工作總結(jié)94
• 6.2 展望94-96
• 參考文獻(xiàn)96-99
• 致謝99-100
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及科研工作100-101
• 附錄Ⅰ 不變矩?cái)?shù)據(jù)一101-102
• 附錄Ⅱ 不變矩?cái)?shù)據(jù)二102-103
• 附錄Ⅲ 實(shí)驗(yàn)法得到的經(jīng)緯儀方位轉(zhuǎn)角查詢表103-105
• 附錄Ⅳ 實(shí)驗(yàn)法得到的經(jīng)緯儀俯仰轉(zhuǎn)角查詢表105-106

【引證文獻(xiàn)】

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1 孔維瑋;先治文;張代兵;;無人機(jī)垂直起降視覺自主導(dǎo)航系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[A];第九屆全國信息獲取與處理學(xué)術(shù)會(huì)議論文集Ⅱ[C];2011年

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4 陶琨;基于計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)的無人機(jī)自動(dòng)導(dǎo)航研究[D];南京航空航天大學(xué);2013年

5 余必舉;四軸飛行器單目視覺室內(nèi)導(dǎo)航的研究與實(shí)現(xiàn)[D];東北大學(xué);2012年

6 季麗麗;輪式無人機(jī)自主著陸控制技術(shù)研究[D];南京航空航天大學(xué);2012年

7 汪凌艷;基于紅外合作目標(biāo)的無人機(jī)著陸位姿估計(jì)方法研究[D];南京航空航天大學(xué);2012年

8 李岷艤;彩色相機(jī)成像測量光污染方法研究[D];天津大學(xué);2011年

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10 馮英;基于視覺的機(jī)場跑道識別與飛行參數(shù)估計(jì)[D];南京航空航天大學(xué);2009年

  本文關(guān)鍵詞：無人機(jī)自動(dòng)著陸過程中的視覺導(dǎo)航技術(shù)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：269118