基于视觉的无人机自动着陆定位算法

本文提出了一种基于HSV直方图、椭圆拟合和多边形拟合的着陆目标提取和位姿估计的算法,提出了一种特定颜色、特定形状的新型地标。充分应用颜色信息和几何信息,消除了特征点检测出现错误匹配的情况,对光照及目标模型旋转均有一定鲁棒性,有效提高了目标检测的速度和准确度。本文通过坐标变换以及椭圆的基本特征,将位姿估计转化为一个一元十二次方程的求解问题,并对坐标转换进行简化处理,提高位姿估计的处理速度。最后通过实拍测试,证明本文的方法可靠、目标可识别及降落位置准确。     

基于多标签联合定位的自主视觉着陆技术研究

旋翼无人机着陆场景较为复杂,且 GPS 信号经常被干扰,同时着陆平台非固定,通常需要采用合作标签引导无人机着陆。由于存在阴影、反光等特点,在室外环境下,单一的合作标签往往存在定位误差较大,漏识别较多的问题,严重影响无人机着陆稳定性。为解决这一问题, 本文将现有的单合作标签定位方法进行改进,在传统的单标签 pnp 定位解算的基础上,采用多个合作 Apriltag 标签进行联合定位的方法,以提升无人机定位精度和识别帧率,实现着陆过程精确的视觉导航功能。通过静态定位实验与无人机动态着陆实验,验证了该方法的有效性,提升了旋翼无人机自主着陆系统的鲁棒性。     

无人机视觉辅助着陆中的姿态和位置估算

无人机安全着陆是无人机研究的重点和难点,为了提高无人机在公路等简易机场着陆的安全性,提出了基于少量任意分布特征点估计无人机姿态和位置的计算机视觉算法.解算无人机着陆过程中相时跑道的位置和姿态是文章核心;首先利用N点算法解算出特征点在摄像机坐标系上的坐标,然后利用正交化算法求出摄像机坐标系和跑道坐标系之间的旋转矩阵和平移向量;针对特征点的成像过程容易受噪声影响的情况,引入了最小中值法,减小噪声的影响,提高算法的鲁棒性,并解算出姿态和位置;通过卡尔曼滤波方法,进一步提高位置和姿态的精度.仿真结果表明:所提算法满足无人机自主着陆的精度要求.     

基于AprilTag二维码的无人机着陆引导方法

计算机视觉导航技术具有精度高、不受电子干扰,成本低等特点,被誉为未来无人机自主定位的必备手段之一.作为新的定位手段,我们需要在实验室搭建仿真平台来进行大量的模拟训练.将虚拟现实、可视化技术与计算视觉导航算法紧密结合起来,开发了一种基于虚拟仿真环境的无人机视觉自主定位仿真验证系统.在场景中构建虚拟摄像机、棋盘格以及合作二维码标签,在虚拟场景中进行相机标定,并用标定得到的内参解算得到基于标签定位的位置参数,实时计算和输出位置参数.实验结果表明:该仿真系统可以对场景中虚拟相机进行准确标定得到虚拟摄像机的内参,解算定位参数误差在0.2m以内,满足无人机自主飞行以及降落的精度要求,并具备良好的用户显控界面,验证了基于视觉无人机自主定位算法的可行性.     

无人机着陆技术研究

无人机着陆引导在现代无人机中的作用越来越重要。本文介绍了国内外无人机的回收方式,分析了多种着陆引导技术的优缺点,在此基础上,对于未来无人机着陆引导技术进行了展望。     

基于视觉导航的无人机自主精准降落

针对传统导航方式精度低、误差大等问题,结合视觉导航设计了一种基于ArUco码的着陆标识。对机载相机采集的实时影像进行图像处理,利用世界坐标系与像素坐标系的映射关系建立无人机位姿估计模型,以特征点坐标解算得到当前无人机与着陆标识物之间的相对姿态估计值,设计并融合误差模型进一步提高定位精确性。通过无人机室外实际应用实验证明,设计的降落标志及新型识别算法大大提高了无人机自主降落的精准性,能更好地满足在军事无人机等高精度降落要求场合的应用。     

探讨仪表着陆系统建模与仿真

仪表着陆系统是通过仪表指针的方法为自动驾驶仪提供控制数据,或为飞行员提供着落时所需的下滑道和航向道。本文根据仪表着陆系统的运行原理建立数学模型,采用通信系统仿真软件进行仪表着陆系统的仿真,并对该方案的缺陷进行分析,为后期研究工作提供参考依据。     

无人机着陆引导技术

无人机着陆引导在现代无人机中的作用越来越重要。介绍了国内外无人机着陆引导系统的现状,事故数据证明着陆引导在无人机起飞/降落的重要性。提出了差分导航和局域导航的无人机着陆引导方案,以及差分导航和局域导航的组合引导方案,给出了局域导航着陆引导精度的仿真分析,表明在给定的测量精度下,能满足无人机着陆引导的要求。分析了多种着陆引导技术的优缺点。无人机着陆引导技术的研究和开发,有着广泛的应用前景。     

固定翼无人机自主着陆引导技术发展综述

随着无人机的广泛使用,自主着陆引导技术成为研究热点。介绍了三种具备自主着陆引导能力的着陆系统:联合精密进近着陆系统、微波着陆系统和毫米波二次雷达着陆系统,分别分析了这三种着陆系统的技术体制、性能特点以及目前的发展状况,并将这三种着陆系统的性能和优缺点进行了对比分析,最后总结了自主着陆引导技术的发展趋势,为我国自主着陆引导技术的研究提供参考。     

基于Creator/Vega Prime的无人机着舰仿真验证系统设计

针对无人机着舰关键技术仿真验证的迫切需求,设计并实现了基于Creator/Vega Prime的无人机着舰仿真验证系统。首先分析了系统应当具备的功能和结构组成,以此进行了实现方案流程设计。然后讨论了如何利用Creator/Vega Prime技术设计三维着舰场景,进而重点研究了飞行数字仿真和图像导航两项关键技术的仿真验证方法。最终基于智能可控飞行器的硬件平台实现了所提出的着舰仿真验证系统。实践证明,该系统具备多样化任务模拟、操纵手训练和关键技术验证三项功能。     

空地协同视觉实现无人机自主降落研究

在深入分析了无人机视觉降落多种方式的基础上,结合无人机连续视觉图像的三维空间信息,提出了基于空地协同视觉信息的无人机自主降落方法,设计了一种多图形组合、多色彩导引、多方法识别的地面合作目标.从坐标系的转换、合作目标的选取、识别与处理等方面进一步细化论述空地协同视觉完成无人机自主降落的方式,通过灰度变换、HSV色彩变换、HU不变距匹配等方法保障了合作目标的准确识别率.     

小型无人机对地目标盘旋跟踪仿真

主要研究了小型无人机对地跟踪问题。针对小型无人机的盘旋状态,为了提高该情况下的目标形变,光影变化及遮挡等干扰的鲁棒性与实时性,采用基于抑制背景的MeanShift目标跟踪算法,即对目标周围和背景差异显著性较大的区域赋予较大的权值,从而把背景对目标的影响有效抑制,实现目标始终在跟踪方框内。通过架构模拟实验,该方案能够有效减小目标的连续形变以及光照变化对目标的影响;对于目标旁边景物的遮挡也有较强的抗干扰能力,而且该方案可靠性高、算法复杂度低、实时性较强。     

基于多Agent的无人机自主飞行控制系统研究

提出一种分层递阶多Agent控制结构,在此控制结构的基础上设计出一种无人机自主飞行控制系统。重点对系统中的任务规划Agent和姿态控制Agent进行研究,分别实现了对任务规划Agent的结构建模和姿态控制Agent的内部控制律设计,最后在JADE平台上仿真实现了无人机的姿态角控制。实验结果表明,在多Agent系统与先进控制方法交叉、融合的基础上,设计出的自主飞行控制系统具有很好的控制效果和很高的智能能力,非常适合无人机自主飞行控制设计。     

基于视觉信息的无人机自主着陆过程姿态和位置估计

为了提高无人机着陆的自主性和安全性,基于视觉信息提出了一种自主着陆过程中无人机姿态和位置估计新方法.该方法将无人机的滚转、偏航和俯仰运动视为跑道做反方向运动,无人机视为静止,利用Housh变换检测跑道边界线并提取图像直线特征,同时融合无人机的平移运动和旋转旋动,利用地面直线和图像直线间对应关系,根据跑道边界线在图像中的直线特征从而估计出无人机姿态和位置.最后采用仿真实例来验证所研究的无人机姿态和位置估计算法的有效性.     

基于JSBSim的可视化飞行仿真系统

为了模拟一个具有高真实感飞行动力学模型,并且扩展后可以与联合作战仿真系统中其它武器装备进行交互的飞行器,本文使用Unity开发了一套基于JSBSim飞行动力学模型的可视化飞行仿真系统.该仿真系统先对输入设备的输入数据进行解析,然后利用JSBSim飞行动力学模型进行计算,最后根据计算结果对飞机的姿态、位置和速度等信息进行...     

基于半实物无人机测控仿真平台研究

针对无人机测控系统性能测试的需求,开发出以真实的地面指挥控制站设备和机载仿真设备组成的仿真平台。该平台采用串行通信、网络通信、GIS和视频压缩编解码等技术,在Windows环境下实现了无人机遥控指令发送与接收、遥测数据和视频压缩图像发送与接收并显示的测控系统工作闭环过程。它可以用于无人机测控系统的空地联试及测控设备的定性测试。