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《电子科技大学》 2005年
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基于机器视觉的无人机着降定位技术研究

张远民  
【摘要】:本文以兵器工业集团某所十五国防预研科技项目为背景,详细研究了利用数字图像处理技术和机器视觉技术实现无人机着降过程中的定位测量,并在此基础上提出了一套完整的基于机器视觉的无人机着降定位方案。 本文的方案采用DGPS引导无人机归航,把无人机引导到着降区特征图案上空附近,启动机器视觉助降系统对无人机进行实时精确定位,并把无人机的位置信息传递到飞行控制系统,由飞行控制系统控制无人机降落。本文重点对机器视觉助降系统的实时图像预处理、图像特征点提取、无人机定位算法进行了研究。根据对无人机着降中的实时性和精确性的不同要求设计了两种着降区特征图案,并根据特征图案的特点采用了不同的图像处理算法。文中提出的线性定位算法能够测量无人机的六个空间自由度(即无人机在着降区坐标系中的x、y、z坐标,偏航角φ、俯仰角Κ、倾斜角ω),在此基础上本文创新性地采用了非线性优化算法对线性解进行优化得到更加精确的非线性优化解。 最后,用两个着降区特征图案进行了计算机半实物仿真实验。实验结果表明该方案能够较好地满足无人机着降定位过程中对实时性、精确性、稳定性的要求。对实验数据分析结果表明特征图案A精度较好,特征图案B实时性较好,证明特征点的增加,提高了系统精确度,但降低了实时性。在利用具有24个特征点的特征图案A时,无人机的距离均方误差小于1.5cm,偏航角均方误差小于2.5度,实时性达到了3帧/秒;采用6个特征点的特征图案B时,无人机的距离均方误差小于3.5cm,偏航角均方误差小于3.5度,实时性达到了5帧/秒。 本文为无人机安全着降提供了一种低成本,简单实用的实现方案。该方案精度较高,实时性较好。为研制实际的助降系统提供了理论基础和解决方案,对无人机和图像导航定位技术的发展具有参考价值。
【学位授予单位】:电子科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:V249.12

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【引证文献】
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1 马松辉;吴成富;商重阳;;Simulink环境下的图像导引仿真技术研究[J];弹箭与制导学报;2011年02期
2 周光;罗元;张毅;杨瑞敏;;基于维纳滤波的自适应二值化技术的研究[J];微计算机信息;2008年21期
3 唐大全;毕波;王旭尚;李飞;沈宁;;自主着陆/着舰技术综述[J];中国惯性技术学报;2010年05期
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1 王瑶;TXX无人机的自动跟踪算法研究[D];西安工业大学;2012年
【参考文献】
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1 张才文,周同礼;某型无人机自动着陆轨迹研究[J];弹道学报;2000年02期
2 朱纪洪,夏云程,郭锁凤;基于 GPS 某无人飞机的导航与制导算法[J];弹道学报;1998年01期
3 刘伟军,董再励,郝颖明,朱枫;基于立体视觉的移动机器人自主导航定位系统[J];高技术通讯;2001年10期
4 邱力为,宋子善,沈为群;用于无人直升机着舰控制的计算机视觉技术研究[J];航空学报;2003年04期
5 陈佩贞;一种无人驾驶飞机全自动着陆系统[J];南京航空航天大学学报;1993年S1期
6 胡军,曹作良,郭捷;导航系统视觉快速跟踪方法[J];天津理工学院学报;2002年01期
7 张立明,曹作良;全方位视觉导航中的路径生成和跟踪[J];组合机床与自动化加工技术;1996年06期
【共引文献】
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1 葛西旺;;一种精确的图像拼接方法[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2007年01期
2 马传波;马涛;于梅艳;;计算机视觉技术在水利行业中的应用[J];现代农业科技;2012年10期
3 李果;;综合印刷质量检测算法设计与实现[J];安阳工学院学报;2012年02期
4 刘大刚,王明年;数码摄像技术在隧道位移信息采集中的应用[J];地下空间;2004年03期
5 陈建明,杨长泰;地面和航空摄影联合测绘贡嘎山冰川图的尝试[J];冰川冻土;1987年01期
6 杨春平,吴健,洪亮,冯彦彦;双CCD系统在三维面形测量中的应用[J];半导体光电;2004年03期
7 陈向伟,王龙山,刘庆民,崔治;基于CCD图像的圆度误差测量的研究[J];半导体光电;2004年04期
8 包立君;浦昭邦;唐文彦;;航空接插件线簧孔视觉检测系统的研制[J];半导体光电;2006年03期
9 沈少伟;颜树华;周春雷;李锷;童慧鹏;;基于CCD视觉的螺纹参数自动检测技术研究[J];半导体光电;2007年06期
10 苏中;夏艳;吴细宝;;基于激光双目视觉系统的直径测量[J];半导体光电;2008年01期
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1 季铮;张剑清;詹总谦;;基于特征不变量的目标识别定位方法研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
2 张敏虎;任章;;神经网络辅助高动态GPS/INS组合导航融合算法[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
3 郭子伟;缪玲娟;沈军;;可观测性分析在改善静基座对准的工程应用[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
4 ;Recognition of Corners of Planar Checkboard Pattern Image[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
5 肖洪兵;郭泽荣;;旋转弹载GPS自动跟踪系统设计[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
6 ;An Effective Shadow Detection Approach in Traffic Scenes[A];中国自动化学会控制理论专业委员会C卷[C];2011年
7 孙勇;李原;王庆林;陈辉;;基于主动投影的结构光视觉系统的标定[A];中国自动化学会控制理论专业委员会D卷[C];2011年
8 许江来;何平;;北斗二代导航应用于载人航天飞行试验飞船轨道根数的确定[A];第二届中国卫星导航学术年会电子文集[C];2011年
9 刘吉成;汪熙;王仲;刘爱勇;;基于虚拟环境的摄像机定标中的矩阵研究[A];'2003系统仿真技术及其应用学术交流会论文集[C];2003年
10 张新洁;谢哲东;;用于精密位移测量的视频引伸计系统的研究[A];第九届全国信息获取与处理学术会议论文集Ⅱ[C];2011年
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1 夏全喜;车载组合导航系统关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
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3 孔凡芝;引线键合视觉检测关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
4 王文标;基于视觉测量的快速再制造成形系统关键技术研究[D];大连海事大学;2010年
5 莫堃;基于隐式函数的曲面重构方法及其应用[D];华中科技大学;2010年
6 徐萧萧;基于特征学习与特征联想的视觉跟踪算法研究[D];中国科学技术大学;2010年
7 辛哲奎;基于视觉的小型无人直升机地面目标跟踪技术研究[D];南开大学;2010年
8 黄永林;PCB光电检孔机关键技术研究及其系统实现[D];电子科技大学;2010年
9 王富治;视觉检测的几个关键问题研究[D];电子科技大学;2011年
10 任明艺;时空联合的视频运动目标分割技术研究[D];电子科技大学;2010年
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1 宋抗;压缩机活塞圆度误差数字检测系统研究[D];河南理工大学;2010年
2 王宏涛;精密单点定位技术在GPS辅助空中三角测量中的应用研究[D];河南理工大学;2010年
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4 陈忠翔;基于立体视觉的三维重建方法研究[D];南昌航空大学;2010年
5 唐红梅;基于辐射与空间信息的遥感图像检索[D];山东科技大学;2010年
6 贾伟洁;SAR影像与光学影像配准研究[D];山东科技大学;2010年
7 郑莉;DSP在集装箱加强板焊接定位系统中的应用[D];山东科技大学;2010年
8 于虎;基于LMS的数字煤场系统的研究[D];山东科技大学;2010年
9 徐元;基于双目立体视觉的匹配算法研究[D];山东科技大学;2010年
10 张杨;基于双目立体视觉的CCD测距系统设计[D];长春理工大学;2010年
【同被引文献】
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1 徐晶;杨华民;方明;佟首峰;;CCD激光经纬仪自动跟踪算法及软件实现方案[J];兵工学报;2008年06期
2 王晓剑;潘顺良;宋子善;沈为群;;无人直升机自主着舰的计算机视觉技术[J];北京航空航天大学学报;2007年06期
3 张红源;陈自力;;基于Simulink的目标跟踪系统仿真[J];电光与控制;2009年06期
4 白亮;陈楸;滕科嘉;;计算机视觉辅助无人机自主着陆系统[J];弹箭与制导学报;2006年S5期
5 田广;戚飞虎;;移动摄像机环境下基于特征变换和SVM的分级行人检测算法[J];电子学报;2008年05期
6 陈琪;熊博莅;陆军;匡纲要;;改进的二维Otsu图像分割方法及其快速实现[J];电子与信息学报;2010年05期
7 淳于江民,张珩;无人机的发展现状与展望[J];飞航导弹;2005年02期
8 曲仕茹,史忠科;基于飞行器图像的目标跟踪方法研究[J];飞行力学;2001年04期
9 虞旦;韦巍;张远辉;;一种基于卡尔曼预测的动态目标跟踪算法研究[J];光电工程;2009年01期
10 刘献如;蔡自兴;;结构化道路车道线的鲁棒检测与跟踪[J];光电子.激光;2010年12期
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1 李清安;空中目标姿态测量技术及其仿真实验研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2006年
2 张波;基于粒子滤波的图像跟踪算法研究[D];上海交通大学;2007年
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1 唐仁圣;空中目标实时跟踪算法研究及系统设计[D];重庆大学;2004年
2 熊建平;边缘检测和摄像机标定算法的研究[D];南昌大学;2005年
3 白亮;基于计算机视觉辅助的组合导航系统[D];西北工业大学;2006年
4 宁东方;无人机自动着陆控制系统的设计与实现研究[D];西北工业大学;2006年
5 黄琳;视频监控系统中的关键技术研究[D];西南交通大学;2006年
6 丁萌;基于计算机视觉的无人机自主着陆方法研究[D];南京航空航天大学;2006年
7 孙斌;图像序列中运动物体的检测与跟踪[D];天津大学;2006年
8 高恩克;目标跟踪的算法研究[D];西安电子科技大学;2007年
9 陈海;无人机自主控制综述及自主着陆控制系统设计[D];西北工业大学;2007年
10 田阗;一种多目标跟踪算法的研究与实现[D];西安电子科技大学;2006年
【二级引证文献】
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1 李振伟;;动着舰仿真系统设计[J];电脑知识与技术;2012年13期
2 申振晴;张斌;龚昂;雷磊;;无人机着舰引导信息处理方法研究[J];电光与控制;2012年11期
3 申振晴;张斌;邹鲲;;无人机着舰近距多天线测距法测角及误差分析[J];科学技术与工程;2012年22期
4 田俊青;徐荣青;李亚玲;姚晓宇;;一种改进的指纹图像二值化处理方法[J];微型机与应用;2010年18期
5 王丹;王玮;;机载光电/惯性组合着舰导引算法研究[J];仪器仪表学报;2011年06期
6 王丹;王玮;冯培德;;机载光电/惯性组合着舰导引算法的地面验证[J];中国惯性技术学报;2012年02期
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1 李亮;陆基增强系统定位与完好性监测技术研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
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1 田俊青;自动指纹识别算法的研究[D];南京邮电大学;2011年
2 黎玮;运动模糊图像恢复的参数估计与算法研究[D];安徽大学;2011年
【二级参考文献】
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1 朱纪洪,夏云程,郭锁凤;基于 GPS 某无人飞机的导航与制导算法[J];弹道学报;1998年01期
2 杨毅,杨长江,胡占义;基于垂线和水平线的机器人自定位方法[J];计算机学报;1999年07期
3 董再励,王建刚,徐心平;一种基于立体视觉的多视点建模方法[J];中国图象图形学报;1997年07期
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1 武坚;郝春生;马永刚;李辉;;数字图像融合技术在摄影测量中的应用[J];海洋测绘;2008年04期
2 王丹;摄影测量数字制图的几个问题讨论[J];工程勘察;1994年04期
3 ;卓越的品牌 超前的意识──记徕卡公司主办的“明日的摄影测量与遥感技术”研讨会[J];铁路航测;1998年04期
4 陈丽颖,王泓,朱宝礼;利用单张现场照片测量现场的方法[J];影像技术;1998年01期
5 叶森,邢渊;光学三维测量中引入相对控制的摄影测量方法[J];上海交通大学学报;2004年08期
6 李忠富;;基于DSM的单像片数字投影转绘收敛方法研究[J];安徽建筑;2006年05期
7 李伟倩,李广文;X光摄影测量(续2)[J];铁路航测;1994年01期
8 张进江;利用摄影测量方洁对潜在滑坡进行确定和监测[J];铁路航测;1994年02期
9 朱亚光;VirtuoZo全数字摄影测量在架空送电线路工程中的应用[J];电力勘测;2000年03期
10 丁正林,龚标,郑煜;道路交通事故现场勘查技术的研究[J];中国人民公安大学学报(自然科学版);2005年01期
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1 刘云;;摄影测量内外业一体化生产工艺研究[A];江苏省测绘学会2011年学术年会论文集[C];2011年
2 陈平;王培珍;周芳;王雪峰;;苗木图像的特征点提取与匹配方法研究[A];第十五届全国图象图形学学术会议论文集[C];2010年
3 马智刚;马龑;丛凤波;郭海涛;;点特征提取在影像目标识别中的应用[A];全国测绘科技信息网中南分网第二十四次学术信息交流会论文集[C];2010年
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5 崔毅;赵西安;;一种基于三维模型的摄影测量量测方法[A];第十七届中国遥感大会摘要集[C];2010年
6 王丰元;孙刚;杨朝会;;基于平板位移的道路交通事故现场摄影测量标定方法[A];2008第四届中国智能交通年会论文集[C];2008年
7 陈益新;吴开华;;基于DM6467的高速图像预处理技术研究[A];浙江省信号处理学会2011学术年会论文集[C];2011年
8 董明利;张靖瑜;邓文怡;吕乃光;燕必希;;影响数字摄影测量系统精度因素的分析[A];中国仪器仪表学会第三届青年学术会议论文集(上)[C];2001年
9 田辉平;叶家玮;吴家鸣;;水下拖曳体运动轨迹摄影测量的图像采集技术[A];2004年船舶水动力学学术会议论文集[C];2004年
10 聂玖星;李建华;王宏;;基于笔划类型的汉字特征点提取算法研究[A];2008通信理论与技术新发展——第十三届全国青年通信学术会议论文集(下)[C];2008年
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1 ;甘肃研发信息化摄影测量技术[N];中国技术市场报;2010年
2 万幼川 张永军 刘良明 沈翔;摄影测量学科进展与展望[N];中国测绘报;2010年
3 记者 秦幸福 通讯员 潘宝玉 房莹;低空无人飞艇快速航测大地[N];地质勘查导报;2009年
4 特约通讯员 李杨 特约记者 李玉明;荣获“巾帼发明家创新奖”[N];解放军报;2009年
5 张祖勋;数字摄影测量的发展与展望[N];中国测绘报;2004年
6 王媛;新疆二院开展测绘行业职业技能培训[N];中国测绘报;2007年
7 熊伟 乔朝飞 徐磊;ISPRS修订21世纪战略规划[N];中国测绘报;2011年
8 张继贤;摄影测量和遥感技术在西部测图中的应用[N];中国测绘报;2008年
9 本报记者 曹红艳 通讯员 化长河 胡安东;行进在主动创新的大路上[N];经济日报;2010年
10 蔡列飞;苏黎世联邦理工大学授予李德仁名誉博士学位[N];中国测绘报;2008年
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1 杨其雨;基于非标航片的三维数字地图生成技术研究[D];上海大学;2008年
2 袁野;摄像机标定方法及边缘检测和轮廓跟踪算法研究[D];大连理工大学;2002年
3 姚剑敏;粒子滤波跟踪方法研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2005年
4 李治江;彩色影像色调重建的理论与实践[D];武汉大学;2005年
5 赵振兵;电气设备红外与可见光图像的配准方法研究[D];华北电力大学(河北);2009年
6 李卫华;数字图像预处理与融合方法研究[D];西北工业大学;2006年
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2 翁文田;基于FPGA的指纹自动识别系统[D];东华大学;2010年
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4 魏东新;基于主动形状模型的人脸特征提取的研究[D];大连理工大学;2007年
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