本文關(guān)鍵詞：小型無(wú)人直升機(jī)航拍系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：無(wú)人直升機(jī)與固定翼飛機(jī)相比，有很多優(yōu)點(diǎn)：不受地形限制，能夠垂直起飛和降落，能夠迅速改變航向且能在定點(diǎn)懸停，能夠貼地飛行。這些優(yōu)點(diǎn)使得直升機(jī)在軍事偵察、地形測(cè)繪、噴灑農(nóng)藥等方面有著廣泛的應(yīng)用前景。 航拍系統(tǒng)是自主飛行小型無(wú)人直升機(jī)的一個(gè)重要任務(wù)系統(tǒng)。它能夠拍攝直升機(jī)周圍環(huán)境，將視頻圖像傳輸回地面站顯示，并且可以控制航拍云臺(tái)姿態(tài)，改變航拍范圍；它能夠識(shí)別圖像中的特定目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)追蹤。 本文的主要研究?jī)?nèi)容和成果有： 1)航拍系統(tǒng)設(shè)計(jì)。包括：圖像采集模塊、主控模塊、通信模塊、地面監(jiān)控模塊、航拍云臺(tái)控制模塊、基于圖像自主降落模塊、目標(biāo)追蹤模塊。在本航拍系統(tǒng)中采用兩套航拍設(shè)計(jì)方案。其一是采用模擬攝像頭進(jìn)行視頻的拍攝與傳輸，其二是采用數(shù)字?jǐn)z像頭進(jìn)行視頻的拍攝、處理與傳輸。 2)航拍云臺(tái)控制，能夠?qū)崟r(shí)、精確的控制航拍云臺(tái)的姿態(tài)，可以拍攝、顯示指定范圍航拍圖像。航拍云臺(tái)控制也是基于圖像自主降落和目標(biāo)追蹤技術(shù)實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。 3)基于圖像的自主降落技術(shù)，直升機(jī)降落時(shí)，航拍系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)直升機(jī)與目標(biāo)降落點(diǎn)的距離和高度。航拍系統(tǒng)通過識(shí)別二維碼判斷直升機(jī)要降落的地點(diǎn)，，并通過識(shí)別二維碼計(jì)算出直升機(jī)與地面的距離和高度，控制直升機(jī)自主降落。 4)航拍系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。包括圖像處理算法、控制算法、數(shù)據(jù)傳輸算法以及地面站控制監(jiān)控系統(tǒng)軟件。 本文設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的小型無(wú)人直升機(jī)航拍系統(tǒng)，能夠流暢傳輸視頻圖像，精確控制航拍云臺(tái)，拍攝直升機(jī)周圍環(huán)境。而基于圖像的直升機(jī)降落控制方法，為增強(qiáng)無(wú)人直升機(jī)的機(jī)動(dòng)適應(yīng)性創(chuàng)造了條件。
【關(guān)鍵詞】：小型無(wú)人直升機(jī) 航拍系統(tǒng) 圖像識(shí)別 拍攝云臺(tái)
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：V245.6;V275.1
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 1 緒論9-17
• 1.1 引言9
• 1.2 論文研究目標(biāo)9-10
• 1.3 國(guó)內(nèi)外研究與發(fā)展現(xiàn)狀10-14
• 1.4 關(guān)鍵技術(shù)介紹14-15
• 1.5 章節(jié)安排15-17
• 2 相關(guān)技術(shù)介紹17-23
• 2.1 云臺(tái)控制相關(guān)技術(shù)17-19
• 2.1.1 PWM 信號(hào)17-18
• 2.1.2 舵機(jī)控制原理18
• 2.1.3 角度傳感器18-19
• 2.2 基于圖像自主降落相關(guān)技術(shù)19-20
• 2.3 軟件相關(guān)技術(shù)20-21
• 2.3.1 OpenCV 與 Qt20-21
• 2.3.2 無(wú)線通信21
• 2.4 本章小結(jié)21-23
• 3 航拍系統(tǒng)硬件架構(gòu)設(shè)計(jì)23-31
• 3.1 模擬視頻航拍系統(tǒng)23-25
• 3.1.1 模擬攝像頭23-24
• 3.1.2 視頻發(fā)射器、視頻接收器24-25
• 3.2 數(shù)字視頻航拍系統(tǒng)25-30
• 3.2.1 數(shù)字?jǐn)z像頭26-27
• 3.2.2 航拍云臺(tái)27
• 3.2.3 Arduino Mega 256027
• 3.2.4 圖像處理器27-29
• 3.2.5 無(wú)線通信29-30
• 3.2.6 地面站30
• 3.3 本章總結(jié)30-31
• 4 關(guān)鍵技術(shù)31-47
• 4.1 航拍云臺(tái)控制31-37
• 4.1.1 Arduino 簡(jiǎn)介31
• 4.1.2 航拍云臺(tái)姿態(tài)31-32
• 4.1.3 Arduino 控制32-33
• 4.1.4 云臺(tái)控制軟件33-35
• 4.1.5 云臺(tái)控制實(shí)驗(yàn)35-37
• 4.2 基于圖像自主降落37-46
• 4.2.1 像素坐標(biāo)系到相機(jī)坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換37-40
• 4.2.2 相機(jī)坐標(biāo)系原點(diǎn)在 QR 坐標(biāo)系中的坐標(biāo)40-42
• 4.2.3 QR 坐標(biāo)系原點(diǎn)在直升機(jī)坐標(biāo)系中的位置42
• 4.2.4 控制直升機(jī)降落42-44
• 4.2.5 軟件實(shí)現(xiàn)44-45
• 4.2.6 基于圖像自主降落的精度45-46
• 4.3 本章小結(jié)46-47
• 5 航拍系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)47-61
• 5.1 機(jī)載軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)47-54
• 5.1.1 機(jī)載軟件架構(gòu)圖與類圖47-48
• 5.1.2 visualserver 類-主控模塊48-49
• 5.1.3 transferdaemon 類-通信模塊49-50
• 5.1.4 cameradaemon 類-圖像采集模塊50-51
• 5.1.5 targettrack 類-目標(biāo)追蹤模塊51-53
• 5.1.6 ptzControl 類-云臺(tái)控制模塊53
• 5.1.7 callLandTarget 類-基于圖像降落模塊53-54
• 5.2 地面站軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)54-59
• 5.2.1 主界面54-55
• 5.2.2 clienttransfer 類-通信模塊55-56
• 5.2.3 remoteimageview 類-遠(yuǎn)程圖像顯示模塊56-58
• 5.2.4 localimageview 類-本地圖像顯示模塊58
• 5.2.5 地面站軟件信號(hào)和槽的連接58-59
• 5.3 本章小結(jié)59-61
• 6 航拍系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證61-75
• 6.1 基于圖像的自主降落精度實(shí)驗(yàn)61-62
• 6.2 基于圖像降落識(shí)別范圍實(shí)驗(yàn)62-67
• 6.2.1 x 軸方向 QR 二維碼寬度對(duì)識(shí)別范圍的影響62-63
• 6.2.2 y 軸方向 QR 二維碼寬度對(duì)識(shí)別范圍的影響63-64
• 6.2.3 z 軸方向 QR 二維碼寬度對(duì)識(shí)別范圍的影響64-65
• 6.2.4 QR 二維碼寬度與識(shí)別范圍的關(guān)系65-67
• 6.3 基于圖像降落路徑實(shí)驗(yàn)67-68
• 6.4 模擬視頻航拍系統(tǒng)性能測(cè)試68-69
• 6.5 數(shù)字視頻航拍系統(tǒng)性能測(cè)試與驗(yàn)證69-73
• 6.6 本章小結(jié)73-75
• 7 總結(jié)和展望75-77
• 7.1 本文總結(jié)75
• 7.2 未來(lái)工作展望75-77
• 參考文獻(xiàn)77-80
• 致謝80-81
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄81-83

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 ;智能直升機(jī)自學(xué)飛行[J];發(fā)明與創(chuàng)新(綜合版);2008年10期

2 賈;;卡曼公司獲K-MAX無(wú)人直升機(jī)驗(yàn)證合同[J];直升機(jī)技術(shù);2009年03期

3 溫杰;;薩伯SKELDAR無(wú)人直升機(jī)[J];兵器知識(shí);2008年02期

4 ;讀來(lái)讀往[J];航空制造技術(shù);2011年11期

5 溫杰;姜雪紅;;薩伯公司發(fā)展Skeldar系列無(wú)人直升機(jī)[J];飛航導(dǎo)彈;2008年01期

6 ;香港科大與哈工大攻克小型無(wú)人直升機(jī)技術(shù)[J];國(guó)防制造技術(shù);2009年04期

7 陳銘;;北航之星——FH—1小型無(wú)人直升機(jī)[J];國(guó)際航空;2010年01期

8 曲卡爾;美國(guó)陸軍改進(jìn)無(wú)人直升機(jī)的電子偵察能力[J];航空電子技術(shù);2004年02期

9 王皓;;美國(guó)MQ—8B多用途無(wú)人直升機(jī)[J];國(guó)際航空;2007年02期

10 曾麗蘭,王道波,樊春霞;基于模糊PID的無(wú)人直升機(jī)解耦控制研究[J];應(yīng)用科學(xué)學(xué)報(bào);2004年04期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 徐玉;李平;;微小型無(wú)人直升機(jī)航電系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[A];中國(guó)自動(dòng)化學(xué)會(huì)控制理論專業(yè)委員會(huì)B卷[C];2011年

2 易超;吳建德;王曉東;;基于自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的無(wú)人直升機(jī)橫航向控制[A];第二十七屆中國(guó)控制會(huì)議論文集[C];2008年

3 黃丹;蔣奇云;裴婧;;基于小型無(wú)人直升機(jī)的超低空航空質(zhì)子磁力儀[A];中國(guó)地球物理學(xué)會(huì)第二十七屆年會(huì)論文集[C];2011年

4 周洪波;裴海龍;賀躍幫;;基于模型預(yù)測(cè)和反步法的小型無(wú)人直升機(jī)分層控制[A];中國(guó)自動(dòng)化學(xué)會(huì)控制理論專業(yè)委員會(huì)B卷[C];2011年

5 辛哲奎;方勇純;張葛;申輝;;小型無(wú)人直升機(jī)云臺(tái)跟蹤控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)[A];第二十九屆中國(guó)控制會(huì)議論文集[C];2010年

6 劉富春;裴海龍;劉馨;曹鴻霞;;小型無(wú)人直升機(jī)的建模及魯棒H_∞控制[A];第二十九屆中國(guó)控制會(huì)議論文集[C];2010年

7 王道波;;無(wú)人直升機(jī)自主飛行控制[A];西部大開發(fā) 科教先行與可持續(xù)發(fā)展——中國(guó)科協(xié)2000年學(xué)術(shù)年會(huì)文集[C];2000年

8 霍偉;王強(qiáng);;小型無(wú)人直升機(jī)路徑跟蹤控制器設(shè)計(jì)[A];中國(guó)自動(dòng)化學(xué)會(huì)控制理論專業(yè)委員會(huì)D卷[C];2011年

9 成剛;鐘麗萍;寧飛;袁屹杰;張衛(wèi)國(guó);孫勇;;奧地利S-100無(wú)人直升機(jī)及其光電任務(wù)載荷[A];第九屆全國(guó)光電技術(shù)學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集（上冊(cè)）[C];2010年

10 陸國(guó)雷;張曉林;李宏偉;聶振鋼;;具有目標(biāo)識(shí)別和定位能力的小型無(wú)人駕駛直升機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[A];2005年中國(guó)智能自動(dòng)化會(huì)議論文集[C];2005年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 記者 魏東　通訊員 張勁;無(wú)人直升機(jī)智能巡檢輸電線路[N];科技日?qǐng)?bào);2010年

2 劉勝利　宋書杰;俄羅斯新型無(wú)人直升機(jī)“群英會(huì)”[N];解放軍報(bào);2011年

3 鄂電;湖北省輸變電公司 無(wú)人直升機(jī)巡線成功[N];華中電力報(bào);2011年

4 徐立強(qiáng)　張?jiān)?呼倫貝爾海拉爾無(wú)人直升機(jī)投入使用[N];人民公安報(bào);2011年

5 吳霖平;江蘇送變電無(wú)人直升機(jī)放繩試驗(yàn)成功[N];中國(guó)電力報(bào);2009年

6 王永剛;首例無(wú)人直升機(jī)放線在湖北成功完成[N];國(guó)家電網(wǎng)報(bào);2009年

7 計(jì)秀敏;卡－37無(wú)人直升機(jī)[N];中國(guó)航空?qǐng)?bào);2003年

8 肖陽(yáng) 范俊;龍舞九天任翱翔[N];中國(guó)國(guó)防報(bào);2008年

9 記者 張膺浩;沈陽(yáng)造無(wú)人直升機(jī)巡檢輸電線路[N];沈陽(yáng)日?qǐng)?bào);2011年

10 計(jì)秀敏;卡－137多用途無(wú)人直升機(jī)[N];中國(guó)航空?qǐng)?bào);2003年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 周洪波;小型無(wú)人直升機(jī)的建模與控制器設(shè)計(jì)[D];華南理工大學(xué);2011年

2 王小青;無(wú)人直升機(jī)建模與控制技術(shù)研究[D];南京航空航天大學(xué);2009年

3 杜建福;基于預(yù)測(cè)控制的小型無(wú)人直升機(jī)自主飛行研究[D];上海交通大學(xué);2008年

4 宋寶泉;小型無(wú)人直升機(jī)非線性建模與控制算法研究[D];國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2010年

5 王宏強(qiáng);旋翼/涵道風(fēng)扇式無(wú)人直升機(jī)飛行控制若干問題研究[D];南京航空航天大學(xué);2009年

6 王冠林;基于模態(tài)分割方法的小型無(wú)人直升機(jī)動(dòng)力學(xué)頻域辨識(shí)建模[D];清華大學(xué);2012年

7 郭潤(rùn)夏;基于非線性模型的無(wú)人直升機(jī)自動(dòng)飛行控制方法研究[D];天津大學(xué);2012年

8 胡春華;縱列式無(wú)人直升機(jī)建模及非線性控制[D];清華大學(xué);2004年

9 辛哲奎;基于視覺的小型無(wú)人直升機(jī)地面目標(biāo)跟蹤技術(shù)研究[D];南開大學(xué);2010年

10 曾麗蘭;基于H_∞回路成形的無(wú)人直升機(jī)非脆弱魯棒飛行控制研究[D];南京航空航天大學(xué);2006年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 王強(qiáng);小型無(wú)人直升機(jī)航拍系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];上海交通大學(xué);2013年

2 陳惠智;小型無(wú)人直升機(jī)建模及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D];南京理工大學(xué);2012年

3 任倩倩;無(wú)人直升機(jī)建模與控制方法研究[D];大連理工大學(xué);2010年

4 楊青運(yùn);基于視覺的無(wú)人直升機(jī)飛行控制技術(shù)研究[D];南京航空航天大學(xué);2011年

5 張?jiān)?新型無(wú)人直升機(jī)全向?qū)Ш娇刂萍夹g(shù)研究[D];南京航空航天大學(xué);2011年

6 王昌剛;小型無(wú)人直升機(jī)航向穩(wěn)定控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];南京航空航天大學(xué);2011年

7 羅景文;用于航拍的小型無(wú)人直升機(jī)增穩(wěn)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及控制算法研究[D];昆明理工大學(xué);2009年

8 方秀娥;一種小型無(wú)人直升機(jī)機(jī)載視頻系統(tǒng)研究[D];上海交通大學(xué);2011年

9 吳宇抗;小型無(wú)人直升機(jī)多模態(tài)飛行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];上海交通大學(xué);2012年

10 王輝;小型無(wú)人直升機(jī)地面監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)[D];上海交通大學(xué);2012年

  本文關(guān)鍵詞：小型無(wú)人直升機(jī)航拍系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：287185