无人机视觉稳定避障系统的设计与实现

《无人机视觉稳定避障系统的设计与实现》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、中文图书分类号：TP391密级：公开UDC：39学校代码：10005工程硕士学位论文M.E.DISSERTATION论文题目：无人机视觉稳定避障系统的设计与实现论文作者：刘天奇领域：电子与通信工程指导教师：吴强副教授论文提交日期:2015年5月UDC：39学校代码：10005中文图书分类号：TP391学号：S201202205密级：公开北京工业大学硕士专业学位论文（全日制）题目：无人机视觉稳定避障系统的设计与实现英文题目：DESIGNANDIMPLEMENTATIONOFUAVVISUALSTABILIZATIONANDTRACKINGSYSTEM论

2、文作者：刘天奇领域：电子与通信工程研究方向：DSP与嵌入式系统申请学位：工程硕士专业学位指导教师：吴强副教授所在单位：电子信息与控制工程学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：北京工业大学独创性声明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究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京工业大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：刘天奇日期：2015年6月6日关于论文

3、使用授权的说明本人完全了解北京工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。（保密的论文在解密后应遵守此规定）签名：刘天奇导师签名：吴强日期：2015年6月6日摘要摘要无人机由于其能够在危险、极端等环境下代替人工作，可以最大限度降低人员损失、减少人员利用成本而迅速发展。其在军事侦察、遥感测绘、抗险救灾、管线巡察、影视航拍等方面都得到了广泛应用。而无人机视觉导航作为无人机自动航迹规划、实时目标跟踪及多机协同合作等工作的基础，成为了

4、现阶段研究的重点。本文设计实现一套无人机视觉稳定避障系统，由无人机机载信息采集系统和PC地面站回控无人机系统组成，其中又将机载信息采集系统分为组合导航信息体系和图像传输存储体系两部分。通过划分几个子系统的方式，将整个系统各部分独立，具有组合灵活、方便移植等特点。在机载信息采集系统中，本文针对实验室已完成的通过平移补偿的实时电子稳像系统进行改进，设计了一种基于仿射变换的机载电子稳像系统，可实现对视频中平移和旋转叠加抖动的处理。本文在FAST特征点匹配的基础上，对仿射变换模型的平移和旋转参量进行估计，经过滤波分离抖动与扫描运动，进而由空间变换累加法和最近

5、邻域插值法相结合的方法完成对图像的运动补偿。系统以ADSP-BF609对称500MHz双核处理器为核心，进行了并行算法和系统的优化设计。针对处理的PAL制标准视频，系统满足实时性要求且稳定可靠。在PC地面站回控无人机系统中，本文设计了一种基于单目定焦图像平移的测距方法，实验表明该方法简单易行，且精度满足系统需求。通过距离计算无人机投影，结合AABB包围盒碰撞检测方法，可准确的判断与障碍物是否相交。针对旋翼无人机可垂直飞行的特点，本文改进了威胁锥模型，使无人机以最近碰撞点为圆心避绕障碍物，实现无人机的有效避障。最后，本文完成了系统中MEMS惯性器件的标

6、定、组合导航信息采集和机载图像采集输出的测试，并对电子稳像系统及单目避障回控系统进行了实验测试与分析，验证了系统的完整性和实时性以及算法的有效性。关键词：无人机；单目视觉；电子稳像；障碍物检测；组合导航IAbstractAbstractTheUAVcantaketheplaceofpeopleindangerandextremeenvironmentsmayminimizethelossofpeopleandreducepersonnelcosts,sothatithasarapiddevelopmentinrecentyears.Inmili

7、taryreconnaissance,remotesensing,anti-disasterinsurance,pipelinepatrol,aerialvideoetc.hasbeenwidelyused.WhiletheUAVvisualnavigationasthebasisofUAVautomaticpathplanning,real-timetargettrackingandmultimachinecollaborationwork,hasbecomethefocusofcurrentresearch.Thispaperdesignandi

8、mplementsanUAVvisualstableobstacleavoidancesystem,thro