基于视觉的室内自主侦查飞行器设计与研究
| 摘要 | 第4-5页 |
| Abstract | 第5-6页 |
| 1 绪论 | 第10-16页 |
| 1.1 研究背景及意义 | 第10-11页 |
| 1.2 国内外研究现状 | 第11-14页 |
| 1.3 研究内容 | 第14-15页 |
| 1.4 论文章节安排 | 第15-16页 |
| 2 室内自主侦查飞行器设计方案 | 第16-26页 |
| 2.1 四旋翼飞行器工作原理 | 第16-17页 |
| 2.2 室内导航方法选择 | 第17-18页 |
| 2.3 整体方案 | 第18-22页 |
| 2.3.1 飞行控制系统 | 第19-20页 |
| 2.3.2 视觉导航系统 | 第20-22页 |
| 2.4 硬件方案 | 第22-25页 |
| 2.4.1 四旋翼飞行器机体 | 第22页 |
| 2.4.2 飞行控制系统 | 第22-23页 |
| 2.4.3 视觉导航系统 | 第23-25页 |
| 2.4.4 地面站系统 | 第25页 |
| 2.4.5 手持遥控器 | 第25页 |
| 2.5 本章小结 | 第25-26页 |
| 3 飞行控制系统设计 | 第26-40页 |
| 3.1 四旋翼飞行器建模 | 第26-31页 |
| 3.1.1 机体坐标系 | 第27页 |
| 3.1.2 本地北东地坐标系 | 第27页 |
| 3.1.3 坐标变换关系 | 第27-28页 |
| 3.1.4 四旋翼飞行器运动学模型 | 第28页 |
| 3.1.5 四旋翼飞行器动力学模型 | 第28-30页 |
| 3.1.6 四旋翼飞行器非线性模型 | 第30-31页 |
| 3.1.7 四旋翼飞行器模型线性化 | 第31页 |
| 3.2 四旋翼飞行器位姿控制 | 第31-35页 |
| 3.2.1 串级PID位姿控制 | 第31-32页 |
| 3.2.2 串级PID位姿控制仿真 | 第32-35页 |
| 3.3 四旋翼飞行器姿态估计 | 第35-39页 |
| 3.3.1 四元数姿态表示 | 第35-36页 |
| 3.3.2 互补滤波原理 | 第36-37页 |
| 3.3.3 互补滤波姿态估计器设计 | 第37-39页 |
| 3.4 本章小结 | 第39-40页 |
| 4 视觉SLAM算法研究 | 第40-57页 |
| 4.1 视觉SLAM简介 | 第40-41页 |
| 4.2 相机模型 | 第41-43页 |
| 4.2.1 针孔相机模型 | 第41-42页 |
| 4.2.2 相机畸变校正 | 第42-43页 |
| 4.2.3 相机标定 | 第43页 |
| 4.3 特征提取与匹配 | 第43-45页 |
| 4.3.1 ORB特征提取算法 | 第43-45页 |
| 4.3.2 特征匹配 | 第45页 |
| 4.4 相机位姿恢复 | 第45-49页 |
| 4.4.1 对极几何 | 第45-46页 |
| 4.4.2 基础矩阵 | 第46-47页 |
| 4.4.3 本质矩阵 | 第47-48页 |
| 4.4.4 相机位姿计算 | 第48-49页 |
| 4.5 视觉里程计 | 第49-54页 |
| 4.5.1 三角化 | 第51-52页 |
| 4.5.2 光束平差法 | 第52-53页 |
| 4.5.3 位姿更新 | 第53页 |
| 4.5.4 关键帧选择 | 第53-54页 |
| 4.5.5 地图维护 | 第54页 |
| 4.6 闭环检测 | 第54-56页 |
| 4.7 本章小结 | 第56-57页 |
| 5 多传感器融合导航设计 | 第57-72页 |
| 5.1 单目尺度确定 | 第57-58页 |
| 5.2 视觉惯性融合 | 第58-64页 |
| 5.2.1 惯性传感器模型 | 第58-59页 |
| 5.2.2 状态表示与过程模型 | 第59-62页 |
| 5.2.3 测量模型 | 第62-64页 |
| 5.3 导航地图 | 第64-68页 |
| 5.3.1 半稠密三维重建 | 第66-67页 |
| 5.3.2 OctoMap | 第67-68页 |
| 5.4 自主导航 | 第68-71页 |
| 5.4.1 自主侦查模式 | 第69页 |
| 5.4.2 自主探索模式 | 第69-71页 |
| 5.5 本章小结 | 第71-72页 |
| 6 自主侦查飞行器实验测试 | 第72-80页 |
| 6.1 飞行控制系统实验 | 第72-75页 |
| 6.1.1 互补滤波姿态估计测试 | 第72-73页 |
| 6.1.2 串级PID姿态控制测试 | 第73-75页 |
| 6.1.3 串级PID位置控制测试 | 第75页 |
| 6.2 视觉导航系统实验 | 第75-79页 |
| 6.2.1 尺度估计测试 | 第75-76页 |
| 6.2.2 视觉干扰测试 | 第76-77页 |
| 6.2.3 OctoMap测试 | 第77页 |
| 6.2.4 自主探索测试 | 第77-79页 |
| 6.3 本章小结 | 第79-80页 |
| 结论 | 第80-81页 |
| 致谢 | 第81-82页 |
| 参考文献 | 第82-87页 |
| 攻读硕士学位期间发表的学术论文及研究成果 | 第87页 |
