基于视觉标志检测的旋翼无人机姿态估计方法

论文摘要

为了使旋翼无人机快速、精确、自主降落到地面着陆平台,提出一种基于视觉标志检测的无人机姿态估计方法。首先,利用标准直升机停机坪的几何特征,采用标志五步提取算法从机载摄像头采集的图像中获取视觉标志;为了满足无人机自主着陆过程的快速性和实时性,提出一种基于距离三点法的角点检测算法,得到H形标志的12个角点;然后,通过对角点分类、编号,并与参考图像中的对应角点进行匹配,解算出包含相对姿态信息的单应矩阵;最后,应用直接线性变换(Direct linear transformation,DLT)分解单应矩阵得到无人机的姿态角,并依据相机成像的相似三角形原理计算出无人机相对于视觉标志的位置,解决了单目相机尺度不确定性问题。通过实验平台模拟无人机不同飞行状态下的姿态并进行估计,对提出算法的实时性和准确性进行了实验验证。实验结果表明:本文算法的平均执行时间为307. 2 ms,位置估计的最大均方根误差为0. 006 2 m,姿态角估计的最大均方根误差为0. 313°,满足无人机自主着陆的准确性和实时性要求。

论文目录

• 0 引言
• 1 算法框架
• 2 无人机视觉姿态估计算法
•   2.1 图像预处理
•   2.2 标志提取
•   2.3 角点检测
•   2.4 角点匹配
•   2.5 无人机姿态估计
• 3 实验验证与结果分析
•   3.1 实验平台及参数选择
•   3.2 标志提取与角点检测算法验证
•   3.3 姿态估计验证
•   3.4 时间性能测试
• 4 结束语

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 齐咏生,孟学斌,高学金,张丽杰

关键词: 旋翼无人机,自主着陆,标志检测,机器视觉,姿态估计

来源: 农业机械学报 2019年06期

年度: 2019

分类: 农业科技,工程科技Ⅱ辑,信息科技

专业: 航空航天科学与工程,计算机软件及计算机应用

单位: 内蒙古工业大学电力学院,北京工业大学信息学部

基金: 国家自然科学基金项目(61763037,61663034),内蒙古自治区自然科学基金项目(2017MS0601)

分类号: TP391.41;V279;V249

页码: 28-40+139

总页数: 14

文件大小: 1171K

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