面向无人机空中加油的视觉测量关键技术研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 滕玉坤1,2 |
| 答辩日期 | 2019-05-17 |
| 授予单位 | 中国科学院沈阳自动化研究所 |
| 授予地点 | 沈阳 |
| 导师 | 郝颖明 |
| 关键词 | 空中加油 位姿解算 测量系统标定 视觉测量 |
| 学位名称 | 硕士 |
| 学位专业 | 模式识别与智能系统 |
| 其他题名 | Research on Key Visual Measurement Technology for Aerial Autonomous Refueling of UAV |
| 英文摘要 | 随着航空技术的发展，无人机已经在各个领域发挥了重大作用。为了扩大无人机的飞行半径，提升其战斗力，无人机空中自主加油的需求越来越迫切。为实现空中自主加油，必须能够时刻获得无人机与加油锥套间的相对位置和姿态。本文以无人机空中自主加油为背景，开展基于视觉的加油锥套相对位姿测量方法研究。分别选择PSD相机和可见光面阵相机作为视觉传感器，采用基于点特征的位姿求解方法，研究其具体实现技术。首先，分别针对两种视觉传感器的特点，以提高测量精度为目标，研究视觉系统的标定技术。根据PSD相机的畸变特点，提出了基于多项式畸变模型的PSD相机标定方法。该方法首先获取理想模型参数初值，然后基于最小二乘获得多项式畸变参数的初值，以重投影误差最小对标定参数进行非线性优化求精。面向可见光面阵相机的标定，探究标定摆放位置对标定精度的影响。 其次，研究特征提取和相对位姿求解技术。针对PSD相机对入射光点敏感的特点，选择频率调制的红外LED作为合作目标，PSD相机能够直接获得红外LED在PSD相机上的成像进而获得特征点坐标。而对于可见光相机来说，基于标志器上标志点的几何分布特征与约束，利用轮廓查找对目标进行识别，并通过区域生长获得特征点圆心处的成像坐标。基于获得的特征点对，对EPNP与基于LM优化求解两种位姿解算方案进行仿真实验，选择解算精度更高、输出频率满足测量需求的LM优化求解相对位姿。 基于以上的测量技术，建立基于PSD传感器与普通可见光相机的无人机空中加油视觉测量系统，开发了测量系统的标定与测量软件，在多种场景下对测量系统进行实验验证与精度测试，并对基于两种传感器的测量系统测量结果进行对比。实验结果证明，在满足空中加油视觉测量精度要求的条件下，基于PSD相机的视觉测量方案对环境适应性更好、可靠性更高更能满足无人机空中加油的视觉测量需求。 |
| 语种 | 中文 |
| 产权排序 | 1 |
| 页码 | 73页 |
| 源URL | [http://ir.sia.cn/handle/173321/25169]  |
| 专题 | 沈阳自动化研究所_光电信息技术研究室 |
| 作者单位 | 1.中国科学院大学 2.中国科学院沈阳自动化研究所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 滕玉坤. 面向无人机空中加油的视觉测量关键技术研究[D]. 沈阳. 中国科学院沈阳自动化研究所. 2019. |
入库方式： OAI收割
来源：沈阳自动化研究所
浏览0
下载0
收藏0
其他版本
除非特别说明，本系统中所有内容都受版权保护，并保留所有权利。