四旋翼無人機(jī)飛行速度估計(jì)方法研究與實(shí)現(xiàn)
發(fā)布時(shí)間:2021-07-31 00:35
四旋翼無人機(jī)應(yīng)用逐漸朝著小型化,智能化方向發(fā)展,經(jīng)常面臨在復(fù)雜環(huán)境下進(jìn)行作業(yè),這種條件下由于GPS(Global Positioning System)信號(hào)較弱,視覺紋理稀疏或光線不足導(dǎo)致傳統(tǒng)的狀態(tài)估計(jì)算法失效,無人機(jī)很難穩(wěn)定安全地進(jìn)行自主導(dǎo)航等智能應(yīng)用。本文通過研究分析四旋翼無人機(jī)的空氣動(dòng)力學(xué)模型揭示出四旋翼飛行速度的可直接觀測性;谠撎匦,本文提出了兩種狀態(tài)估計(jì)的解決方案。一是基于機(jī)器學(xué)習(xí)的四旋翼無人機(jī)飛行速度估計(jì)方法,采用SVM(Support Vector Machine)學(xué)習(xí)模型關(guān)系,并最終預(yù)測飛行速度;另一種是基于多傳感器融合濾波的狀態(tài)估計(jì)器,融合對(duì)象包括慣性測量單元、光流計(jì)、磁力計(jì)和超聲波,濾波框架采用擴(kuò)展卡爾曼方法。在設(shè)計(jì)卡爾曼過程時(shí),本文將空氣動(dòng)力學(xué)模型中的誘導(dǎo)阻力系數(shù)作為狀態(tài)向量中一員,使?fàn)顟B(tài)估計(jì)能夠自適應(yīng)空氣密度,電機(jī)轉(zhuǎn)速等變化造成的影響。此外本文還提出了一種能夠自適應(yīng)調(diào)整光流計(jì)觀測噪聲方差的方法,使得系統(tǒng)在光線變化的場景下能迅速評(píng)估光流計(jì)算結(jié)果的好壞程度,以便調(diào)整視覺定位結(jié)果在狀態(tài)估計(jì)中的權(quán)重。經(jīng)過采取不同飛機(jī)平臺(tái)在不同場景下的實(shí)驗(yàn)對(duì)比,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在復(fù)雜條件...
【文章來源】:上海交通大學(xué)上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:68 頁
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
SLAM系統(tǒng)框架
的 ORB-SLAM[28,29]。ORB-SLAM 采用了 ORB 特征點(diǎn),實(shí)現(xiàn)了單目、雙目、RG 三種視覺傳感器的 SLAM 系統(tǒng),并能保證在可接受的精度范圍內(nèi)可達(dá)到實(shí)時(shí)性在當(dāng)時(shí)已是個(gè)轟動(dòng)的結(jié)果。圖 1-2 是 ORB-SLAM 在公開數(shù)據(jù)集 KITTI 上的[29],其中左邊是相機(jī)軌跡和三維重建點(diǎn)云結(jié)果,右邊是定位軌跡和真值的比較中紅色虛線為真值。
濾波實(shí)時(shí)估計(jì)出四旋翼無人機(jī)的位置和速度,并通過實(shí)驗(yàn)/慣導(dǎo)的組合方案可以彌補(bǔ) GPS 短時(shí)失效所造成的影響等人將慣導(dǎo)和雙目光流傳感器進(jìn)行融合,框架使用 UKFlter)濾波器,實(shí)現(xiàn)了對(duì)載體狀態(tài)的實(shí)時(shí)估計(jì),圖 1-4 為其使
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]無人機(jī)遙感系統(tǒng)的研究進(jìn)展與應(yīng)用前景[J]. 李德仁,李明. 武漢大學(xué)學(xué)報(bào)(信息科學(xué)版). 2014(05)
[2]北斗導(dǎo)航系統(tǒng)及其在無人機(jī)上的應(yīng)用[J]. 沈鵬,徐景碩,張建忠. 航空電子技術(shù). 2007(02)
[3]慣性導(dǎo)航技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用[J]. 周徐昌,沈建森. 兵工自動(dòng)化. 2006(09)
博士論文
[1]差分GPS/INS組合定位定姿及其在MMS中的應(yīng)用[D]. 孫紅星.武漢大學(xué) 2004
碩士論文
[1]線性等式約束規(guī)劃問題的幾何算法研究[D]. 陳小燕.福建師范大學(xué) 2012
本文編號(hào):3312414
【文章來源】:上海交通大學(xué)上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:68 頁
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
SLAM系統(tǒng)框架
的 ORB-SLAM[28,29]。ORB-SLAM 采用了 ORB 特征點(diǎn),實(shí)現(xiàn)了單目、雙目、RG 三種視覺傳感器的 SLAM 系統(tǒng),并能保證在可接受的精度范圍內(nèi)可達(dá)到實(shí)時(shí)性在當(dāng)時(shí)已是個(gè)轟動(dòng)的結(jié)果。圖 1-2 是 ORB-SLAM 在公開數(shù)據(jù)集 KITTI 上的[29],其中左邊是相機(jī)軌跡和三維重建點(diǎn)云結(jié)果,右邊是定位軌跡和真值的比較中紅色虛線為真值。
濾波實(shí)時(shí)估計(jì)出四旋翼無人機(jī)的位置和速度,并通過實(shí)驗(yàn)/慣導(dǎo)的組合方案可以彌補(bǔ) GPS 短時(shí)失效所造成的影響等人將慣導(dǎo)和雙目光流傳感器進(jìn)行融合,框架使用 UKFlter)濾波器,實(shí)現(xiàn)了對(duì)載體狀態(tài)的實(shí)時(shí)估計(jì),圖 1-4 為其使
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]無人機(jī)遙感系統(tǒng)的研究進(jìn)展與應(yīng)用前景[J]. 李德仁,李明. 武漢大學(xué)學(xué)報(bào)(信息科學(xué)版). 2014(05)
[2]北斗導(dǎo)航系統(tǒng)及其在無人機(jī)上的應(yīng)用[J]. 沈鵬,徐景碩,張建忠. 航空電子技術(shù). 2007(02)
[3]慣性導(dǎo)航技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用[J]. 周徐昌,沈建森. 兵工自動(dòng)化. 2006(09)
博士論文
[1]差分GPS/INS組合定位定姿及其在MMS中的應(yīng)用[D]. 孫紅星.武漢大學(xué) 2004
碩士論文
[1]線性等式約束規(guī)劃問題的幾何算法研究[D]. 陳小燕.福建師范大學(xué) 2012
本文編號(hào):3312414
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