基于视觉的无人机地面目标精确定位算法研究.pdf

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1、硕士学位论文基于视觉的无人机地面目标精确定位算法研究RESEARCHONPRECISELOCALIZATIONALGORITHMFORGROUNDTARGETBASEDONVISION-BASEDUAV房东飞哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TP183学校代码：10213国际图书分类号：004.5密级：公开工程硕士学位论文基于视觉的无人机地面目标精确定位算法研究硕士研究生：房东飞导师：夏红伟研究员申请学位：工程硕士学科：控制工程所在单位：航天学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学Classified

2、Index:TP183U.D.C:004.5DissertationfortheMaster’sDegreeinEngineeringRESEARCHONPRECISELOCALIZATIONALGORITHMFORGROUNDTARGETBASEDONVISION-BASEDUAVCandidate：FangDongfeiSupervisor：Prof.XiaHongweiAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ControlEngineeringAffi

3、liation：SchoolofAstronauticsDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要近年来，无人机以其独特的优势受到各领域广泛关注，而无人机所执行的任务大多以对目标定位技术为基础，故而研究无人机对地面目标定位算法具有重要现实意义。本文首先研究了利用视觉方法获取图像中目标中心点的像素坐标的目标检测算法。要进行对地面目标的定位首先要利用机载传感器测量出目标与无人机间的

4、相对位置信息，本系统采用的是搭载摄像头的小型四旋翼无人机，需要对地面目标采集和处理图像，来得到图像中目标点的像素坐标，从而间接测得目标相对无人机的位置信息。其次，本文研究了基于坐标转换的单站无人机对地面目标定位算法。为了确定对目标定位过程中的主要误差源，给出了该算法的目标定位解算过程，建立了目标定位误差的数学模型，并通过数学仿真确定了影响定位精度的主要误差源，为后续的提高目标定位精度研究提供了方向。针对目标定位过程的主要误差源，研究了从算法上提高目标定位精度的方法。为了减小目标定位过程中主要误差源对精度的不利影响，研究了空间三

5、点交会的测距定位算法和单站视觉定位方法，给出了对同一目标点进行多次相对距离测量的目标定位方法，并通过仿真验证了改进后的精度提高效果分析了算法的优缺点与应用范围；然后针对搭载机载摄像头的小型四旋翼无人机平台，给出了一种利用视觉进行相对角度测量的多点观测目标定位方法，建立了系统的状态方程和观测方程利用无迹卡尔曼滤波进行目标位置估计，并通过数学仿真验证了定位方法的可行性。最后本文以实验室自主研发的四旋翼无人机为平台对基于视觉的多点角度观测目标定位方法进行实验测试，通过实验验证了这种定位方法的定位效果，并对实验结果进行误差分析，对定位

6、算法的后续研究方向进行了总结展望。关键词：四旋翼无人机；视觉检测；纯角度测量；多点观测；目标定位I哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractInrecentyears,droneshavereceivedwideattentioninvariousfieldsbecauseoftheiruniqueadvantages.Thetasksperformedbydronesaremostlybasedonthetargetpositioningtechnology.Therefore,itisofpracticalsignif

7、icancetostudydronesongroundtargetlocalizationalgorithms.Firstly,westudythetargetdetectionalgorithmusingvisualmethodstoobtainthepixelcoordinatesofthecenterpointoftheimage.Tolocatethetargetontheground,wemustfirstusetheon-boardsensorstomeasuretherelativepositioninforma

8、tionbetweenthetargetandthedrone.Thesystemusesasmallquadrotordroneequippedwithacamera.Itneedstocollectandprocessimagesonthegroundtarget.,to