無人機單目機器視覺著降定位的算法研究及DSP實現(xiàn).pdf

1、機器視覺主要用計算機來模擬人的視覺功能。它從客體的圖像中提取信息，并對這些信息進行處理，最終用于實際檢測、測量和控制。 機器視覺的研究目標是使計算機具有通過二維圖像認知三維環(huán)境信息的能力。這種能力不僅使機器能感知三維環(huán)境中物體的幾何信息，包括它的形狀、位置、姿態(tài)、運動等，而且能對它們進行描述、存儲、識別與理解。 本文的研究工作源于一個無人機自主著降的項目，主要研究了在無人機著陸過程中，利用機載照相設備獲取圖像，在做一些必

2、要的處理之后獲取所需的客體信息最終檢測得出無人機著陸姿態(tài)及其位置的技術。 無人機的飛速發(fā)展和廣泛運用是在海灣戰(zhàn)爭后。以美國為首的西方國家充分認識到無人機在戰(zhàn)爭中的作用，競相把高新技術應用到無人機的研制與發(fā)展上，比如先進的信號處理與通信技術能提高無人機的圖像數(shù)字化傳輸速度。其他一些更先進的技術裝備，比如高級竊聽裝置、穿透樹葉的雷達等也將被安裝到無人機上。無人機的回收在無人機飛行安全中占有很重要的位置，因此無人機的回收技術在不斷得到

3、發(fā)展，其全自動降落技術是無人機研究的一個重點。 無人機的姿態(tài)角和對跑道的相對位置是它穩(wěn)定飛行和安全著陸必備的導航參數(shù)。本文研究的通過視覺方法獲取無人機姿態(tài)角和位置的方法對無人機實現(xiàn)自主著陸具有重要意義。囿于試驗條件和器材所限，本人以飛機三維飛行模擬軟件產生的圖像作為研究材料。本文對地平線和跑道的邊界直線與無人機姿態(tài)角和位置之間的關系做了詳細深入的分析，學習并最終確定了從地平線直線參數(shù)中求解無人機滾轉角和俯仰角的方法，以及從跑道邊

4、界直線參數(shù)中求解無人機偏航角的方法。在得到無人機的姿態(tài)角之后，分析了無人機姿態(tài)角與相對飛機跑道位置參數(shù)之間的關系，最終確定求解無人機位置參數(shù)的方法。這樣可以得到無人機的六個空間自由度(即無人機在著降區(qū)坐標系中的x,y,z坐標，俯仰角θ、偏航角ψ、滾轉角φ)。最后在基于DM642的硬件平臺上實現(xiàn)了該算法，并做了深入優(yōu)化。 該方案成本低，簡單實用，為研制實際的自主著降系統(tǒng)提供了理論基礎和解決方案，對無人機導航定位技術的發(fā)展具有參考價