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无人机(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)一经问世,就备受各国军事专家的青睐,而更因其能遂行3D(Dangerous,Dirty and Dull)任务,即危险的、恶劣的、枯燥的任务,也预示着它具有更广阔的发展空间。自主着陆是未来无人机系统发展的必然趋势之一,而高精度的自主引导定位技术是实现无人机自主降落的关键。随着计算机视觉与摄像测量的交叉发展,双目视觉引导技术已经被引入到无人机自主着陆的过程中。介于双目视觉引导技术存在降落背景复杂、基线距离受限等使用限制,引入测距模块、激光照射等多种传感器与视觉引导形成有力补充,从而提高无人机自主降落的可靠性。 本文以多传感器融合无人机降落地基引导为研究背景,选用无线电测距模块作为双目视觉技术的辅助手段,运用激光主动成像技术与合作目标相配合,实现对无人机降落阶段的定位和引导。主要工作及创新点如下: (1)设计了一种基于DGPS的大视场二维主动视觉系统标定方法 针对系统内的由摄像机固定在转台转动中心位置的二维主动视觉系统(Active2DVision System),提出了一种基于DGPS(DifferentialGlobal Positioning System)的大视场二维主动视觉系统标定方法,利用DGPS靶标在应用环境中的定位效果,求取世界坐标系与转台坐标系之间的转换矩阵关系,该方法能够快速便捷地标定二维主动视觉系统,可应用于无人机视觉主动定位。 (2)多传感器融合技术研究 分析了双目二维主动视觉系统无人机定位模型与基于无线电测距单目二维主动视觉系统的无人机定位模型,通过对两种无人机定位方法的误差分析和仿真实验,得到了两种模型的适用范围,设计了一种基于两种模型的自适应融合方法,降低了仿真环境下对无人机定位过程的误差。 (3)基于激光主动成像的目标识别 针对现有无人机识别较难,背景较复杂等问题,提出了利用激光主动成像的方式对合作目标进行识别。这种方法降低了背景复杂程度,增强了目标的显著性,从而减少了图像识别的难度,在无人机引导实验中取得了良好的效果,显著提高了引导成功率。