基于圖像處理的四旋翼自動(dòng)著陸控制系統(tǒng)研究.pdf

1、目前，無(wú)人機(jī)在軍民應(yīng)用的信息化領(lǐng)域具有舉足輕重的地位，使用十分廣泛。無(wú)人機(jī)造價(jià)較低、以其良好的適應(yīng)力、多樣化的功能等良好特性使其成為科研的潛在熱點(diǎn)。由于著陸環(huán)節(jié)的故障發(fā)生率極高，軍用和民用領(lǐng)域應(yīng)用時(shí)對(duì)其智能化著陸系統(tǒng)又有著很高需求，因此對(duì)于自動(dòng)著陸的實(shí)現(xiàn)和改善顯得十分必要。尤其著陸過(guò)程在整個(gè)無(wú)人機(jī)航行中是相對(duì)重要且復(fù)雜的環(huán)節(jié)，如何實(shí)現(xiàn)其安全精確著陸是無(wú)人機(jī)研發(fā)領(lǐng)域的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)。本課題為基于單目攝像機(jī)的圖像處理技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)四旋翼飛行器自動(dòng)

2、著陸控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究。主要工作如下:
　　首先，對(duì)無(wú)人機(jī)自動(dòng)著陸系統(tǒng)的研究背景、研究目的、國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀及展望進(jìn)行了簡(jiǎn)要的闡述，并對(duì)四旋翼飛行器的控制原理和自動(dòng)著陸的用途及特點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)的介紹;
　　其次，采用了高斯金字塔算法進(jìn)行向下采樣減少數(shù)據(jù)量;通過(guò)幾種算法效果對(duì)比利用實(shí)時(shí)性更好的二值化對(duì)圖像進(jìn)行閾值分割;采用開(kāi)-閉運(yùn)算、Sobel算子進(jìn)行圖像降噪并完成圖像輪廓提取;
　　再次，對(duì)已經(jīng)獲取的圖像信息采用霍夫變換

3、對(duì)其完成特征提取，根據(jù)所提取的角點(diǎn)來(lái)判斷并糾正飛行位姿，使達(dá)到機(jī)身坐標(biāo)系和圖像坐標(biāo)系相重合，進(jìn)入待降落模式;
　　最后，經(jīng)過(guò)比較采用比經(jīng)典PID調(diào)節(jié)收斂更加迅速的粒子群算法(PSO)進(jìn)行PID控制器的設(shè)計(jì)，利用Simulink來(lái)構(gòu)建仿真模型，從而使著陸角度和高度達(dá)到穩(wěn)態(tài)模式，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)來(lái)判斷基于粒子群算法的PID控制部分對(duì)自動(dòng)著陸的誤差精度影響，初步完成了對(duì)四旋翼飛行器自動(dòng)著陸的功能實(shí)現(xiàn)。
　　通過(guò)本論文的研究，是對(duì)四旋翼飛