余輝處理下視景像用于航姿解算的關(guān)鍵技術(shù).pdf

1、自主飛行是無人機(jī)實(shí)用化最關(guān)鍵技術(shù)之一，由于環(huán)境及其他因素的影響，GPS信號容易被遮擋而丟失，無人機(jī)使用的組合導(dǎo)航系統(tǒng)失去GPS數(shù)據(jù)修正導(dǎo)致姿態(tài)測量值逐漸漂移甚至發(fā)散。無人飛行器視覺系統(tǒng)的構(gòu)建和利用能為其穩(wěn)定飛行提供相關(guān)的導(dǎo)航控制信息。
　　本文基于余輝處理方法對無人飛行器航行姿態(tài)角進(jìn)行估算，針對其中多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，本文的主要研究內(nèi)容如下：
　　1)闡述無人機(jī)遙感系統(tǒng)傳感器的成像原理，航行姿態(tài)與傳感器外方位角的對應(yīng)關(guān)系。在構(gòu)建無

2、人機(jī)遙感系統(tǒng)下視景像成像數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，分析因無人機(jī)姿態(tài)角對下視景像成像區(qū)域分別產(chǎn)生的影響。
　　2)提出下視景像幾何畸變余輝處理的模擬仿真方法。模擬飛行器均速飛行時(shí)不同的飛行姿態(tài)角所產(chǎn)生的幾何畸變的圖像序列，并利用時(shí)間域上的平滑濾波模擬圖像余輝效果，以出現(xiàn)傳感器運(yùn)動時(shí)所拍攝的下視景像的像元灰度會維持一段時(shí)間才消失的現(xiàn)象。提取處于灰度變化明顯的若干個區(qū)域邊界的余輝線段，從而獲得余輝線段的分布與無人機(jī)姿態(tài)呈現(xiàn)規(guī)律性的關(guān)系。

3、　　3)提出一種基于余輝處理下視景像航姿解算的方法。針對余輝仿真得到的余輝線段隨著航姿的變化形態(tài)，選擇合適的余輝線段特征，逐一討論無人機(jī)姿態(tài)角估計(jì)的方法。利用余輝線段呈現(xiàn)傾角和偏航角的對應(yīng)關(guān)系，求出偏航角。對于俯仰或者俯仰、偏航運(yùn)動同時(shí)存在的情況下的飛行姿態(tài)估計(jì)，引入機(jī)器視覺的圖像雅克比矩陣，將無人機(jī)傳感器系統(tǒng)看作無標(biāo)定視覺伺服系統(tǒng)的簡化，循環(huán)遞推姿態(tài)角。對于滾動角也不為零的情況，在利用圖像雅克比矩陣的同時(shí)，需要選取圖像特征控制點(diǎn)，完成