【摘 要】
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近年来,四旋翼已经成为热点研究对象。精确导航是四旋翼的关键技术之一。典型的导航系统为GPS和惯导。虽然GPS定位准确,但是室内无法使用,因而GPS缺失环境下的高精度导航对四旋翼的应用具有重要意义。由于长时间单一的惯导无法保证导航的准确性,所以本文设计了基于光流的多传感器组合导航算法,并基于四旋翼平台实现了验证。本文首先提出了基于FAST特征点的LK金字塔光流法。FAST是一种特征点快速检测算法。L
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近年来,四旋翼已经成为热点研究对象。精确导航是四旋翼的关键技术之一。典型的导航系统为GPS和惯导。虽然GPS定位准确,但是室内无法使用,因而GPS缺失环境下的高精度导航对四旋翼的应用具有重要意义。由于长时间单一的惯导无法保证导航的准确性,所以本文设计了基于光流的多传感器组合导航算法,并基于四旋翼平台实现了验证。本文首先提出了基于FAST特征点的LK金字塔光流法。FAST是一种特征点快速检测算法。LK金字塔法用于求解大位移光流,亚像素技术用来提高精度。运动球体实验验证了该算法的有效性。然后研究了多传感器辅助光流的自主导航算法。由于光流是像素点的速度信息,所以本文利用陀螺仪和超声波建立了图像光流场和载体运动场之间的数学模型,通过转换矩阵,解算了载体的导航信息。在四旋翼的悬停和航路点飞行实验中,对比惯导数据,验证了该算法的有效性。其次设计了基于MARG传感器的姿态估计算法和基于光流的多传感器组合导航算法。利用基于加速度的四元数增量和SFAD分析法,估计了姿态信息。利用光流自主导航和惯导的加权值,通过卡尔曼滤波器,估计了位置信息。仿真实验分别验证了 MARG姿态估计算法和组合导航算法的准确性。最后基于四旋翼平台,对基于光流的多传感器组合导航算法进行了实验验证。航路点飞行实验表明该导航算法对GPS信号缺失环境下的导航具有一定参考价值。
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