基于视觉与IMU融合的无人机室内定位技术研究

来源 :沈阳航空航天大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wjq12262024
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随着无人机技术与智能高新产业的高速发展,无人机的应用越来越广泛,从军事领域逐渐多元化延展到航拍、巡检、无人机物流等各个专业领域。随着无人机应用场景的不断拓展,如何在GPS信号缺失的情况下实现精准定位是无人机技术未来发展的大趋势。传统的RFID、WiFi、红外等信号的室内定位技术均存在设施成本高等问题,通过视觉传感器对周围环境进行感知完成定位的技术凭借其系统成本低、体积小的特点成为了再室内环境下无人机实现精准定位的第一方案。本文研究重点是基于视觉与IMU融合的无人机室内定位技术研究,其主要研究内容如下:(1)对传感器的测量特性进行分析,深入研究了无人机姿态与惯性测量单元的工作特性,为姿态和定位融合算法研究奠定基础。(2)介绍无人机基于视觉方法实现室内定位的定位流程。研究基于图像的角点检测、光流跟踪、误匹配点去除、位置输出的基本原理。完成了基于FAST角点的无人机室内定位算法设计,同时使用RANSAC算法完成在光流跟踪时的误匹配点去除,实验结果表明本文的改进算法提高了计算效率与准确度。(3)对IMU实现室内定位进行研究,利用陀螺仪、加速度计得到无人机的姿态角,对常用的姿态解算算法进行理论推导与分析。重点研究信息融合算法中应用最广泛的Kalman滤波,为IMU实现室内定位提供可靠的姿态信息及水平位置信息。(4)将无人机的速度、位置信息进行融合,利用扩展卡尔曼滤波融合加速度计和光流数据以及超声波传感器解算的位置信息得到无人机的水平位置与垂直高度。基于自主研发的飞控系统对算法进行验证,结果表明:该算法能提高无人机在室内环境下的定位精度,满足无人机室内飞行实际需求。
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