无人机视觉辅助着舰算法研究

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1、ｈＪＨＢ＾＾｜Ｉ藏麥《丢觀匈圓硕±学位论文胃圃＼禱！无人机视觉辅助着舰算法研究作者姓名史琳綠学校导师姓名、职赫嫌春教授ＳＳＩ企业导师姓名、职赖张小安研究员ｍｍ申请学位类别工程硕±西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行，）的研究工作及取得的研巧成果。尽我所知除了文中特别加？标注和致谢中所罗列的内容＾外，１＾论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研巧成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过

2、的材料一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文。与我中作了明确的说明并表示了谢意。一学位论文若有不实之处，本人承担切法律责任。：聲本人签名：日期＿裝盛也（西安电子科技大学关于论文使用授权的说明目本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，：研巧生Ｐ在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于西安电子科技大学。学校有权保留、＾，允许查阅借阅论文校可＾＾１公布论文的全部或部分内容，送交论文的复印件；学允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，获得学位后结合学位论文研究成果撰写的文章，署名单位为

3、西安电子科技大学。。保密的位论文在年解密适用本授权书学＿＿后人：：登矣端选■导本名师签名．．■■－ｙ／感Ｐ片：ｒ日：日期期作斗学校代码10701学号1304122212分类号TP273密级公开西安电子科技大学硕士学位论文无人机视觉辅助着舰算法研究作者姓名：史琳婕领域：控制工程学位类别：工程硕士学校导师姓名、职称：刘贵喜教授企业导师姓名、职称：张小安研究员学院：机电工程学院提交日期：2015年11月ResearchonUAVAutonomouslandingalgorithmbasedonVision-guidedAthesissubmittedt

4、oXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinControlEngineeringByShilinjieSupervisor:LiuguixiProfessorZhangxiaoanResearchFellowNovember2015摘要摘要无人机体积小、成本低、能适应各种工作环境的特点使其广泛的应用于各个领域中，随着军用、民用以及商用的需求越来越大，关于无人机的研究有了显著的发展。在无人机着陆导航过程中，传统的惯导系统存在精度低、易受电子干扰等缺陷，基于机器视觉的

5、导航方法越来越受到重视。本文着重研究了基于机器视觉的自主着陆算法，并通过无人机实地试验对算法的可用性作了验证，通过三维视景仿真对算法的准确性作了验证。并且将无损卡尔曼滤波应用于算法中，提高系统的精度和稳定性。首先，文章描述了无人机视觉导航系统的设计，着重研究了“姿态及位置确定”阶段，这一阶段分为图像处理模块和位姿估计模块，图像处理模块中，主要对图像进行了预处理、边缘检测、轮廓匹配等操作，确定找到合作地标后再使用光流法进行目标跟踪，以此方法来提高算法的效率和实时性。其次，文章研究了“姿态及位置确定”阶段中的第二个模块，即无人机视觉导航控制中的位姿估计模型。根据透视投影模型

6、和坐标系相互之间的转换关系，建立一个数学模型，再加上实验获得有效特征点信息，就可以依据这个数学模型，可以推导出一个六分量的超定方程组，并使用奇异值分解的方法求解此方程组，并使用最小二乘法的方法估计出位姿信息的最优解。然后，文章使用大疆六旋翼无人机实践了自主着陆实地试验，操控无人机模拟飞行降落过程，将获得的视频资料用于设计的程序中，结果输出了一系列的位姿数据，即验证了算法的可执行性。并介绍了合成视景三维建模的一般流程，设计了一个经典算法，在理想的三维建模环境下，将无人机自身的位姿信息和实验所得位姿信息进行比对，误差在允许范围内，成功得验证了论文算法的正确性。最后，文章研究

7、了无损卡尔曼滤波算法在无人机定位中的应用，包括异源传感器数据融合、和数据预估计，并且将算法设计采用MATLAB软件进行了仿真，结果证明卡尔曼滤波可以使位姿估计更加精确，系统更加稳定。关键词：无人机自主着陆视觉导航卡尔曼滤波IAbstractAbstractUnmannedaerialvehicle(uav)hastheadvantagesofsmallsize,lowcost,andcanadapttovariousfeaturesoftheworkenvironment,iswidelyusedinvariousfields.Witht