双目与IMU融合的无人机定位技术研究及系统设计
| 致谢 | 第4-5页 |
| 摘要 | 第5-6页 |
| Abstract | 第6-7页 |
| 第一章 绪论 | 第11-18页 |
| 1.1 课题背景与研究意义 | 第11-13页 |
| 1.1.1 课题背景 | 第11-12页 |
| 1.1.2 研究意义 | 第12-13页 |
| 1.2 国内外研究现状 | 第13-16页 |
| 1.2.1 无人机定位技术研究现状 | 第13页 |
| 1.2.2 视觉SLAM研究现状 | 第13-15页 |
| 1.2.3 视觉IMU融合的SLAM研究现状 | 第15-16页 |
| 1.3 本文主要内容与结构 | 第16-18页 |
| 第二章 双目与IMU内外参标定及误差校验 | 第18-36页 |
| 2.1 引言 | 第18页 |
| 2.2 双目相机内外参标定 | 第18-23页 |
| 2.2.1 视觉坐标系统 | 第18-19页 |
| 2.2.2 双目视觉标定与校正 | 第19-22页 |
| 2.2.3 双目标定误差校验 | 第22-23页 |
| 2.3 IMU随机误差建模与分析 | 第23-25页 |
| 2.3.1 IMU误差建模 | 第23-24页 |
| 2.3.2 基于Allan方差的IMU误差分析 | 第24-25页 |
| 2.4 相机与IMU外参及时延标定 | 第25-28页 |
| 2.4.1 相机与IMU外参及时延标定原理 | 第25-28页 |
| 2.4.2 相机与IMU外参标定误差校验 | 第28页 |
| 2.5 标定实验 | 第28-35页 |
| 2.5.1 双目相机标定实验 | 第28-30页 |
| 2.5.2 IMU误差分析实验 | 第30-31页 |
| 2.5.3 相机与IMU外参及时延标定实验 | 第31-35页 |
| 2.6 本章总结 | 第35-36页 |
| 第三章 双目视觉定位技术研究 | 第36-55页 |
| 3.1 引言 | 第36页 |
| 3.2 图像关键角点选择 | 第36-41页 |
| 3.2.1 Shi-Tomasi角点检测 | 第36-38页 |
| 3.2.2 SIFT角点检测 | 第38-39页 |
| 3.2.3 均匀化的FAST角点检测 | 第39-41页 |
| 3.3 光流跟踪及其改进算法 | 第41-45页 |
| 3.3.1 LK光流跟踪算法 | 第41-43页 |
| 3.3.2 基于图像金字塔的光流跟踪算法 | 第43-44页 |
| 3.3.3 基于IMU辅助的光流跟踪改进算法 | 第44-45页 |
| 3.4 误匹配点去除 | 第45-47页 |
| 3.4.1 基于双目约束的误匹配点去除 | 第45-46页 |
| 3.4.2 改进的帧间误匹配点去除 | 第46-47页 |
| 3.5 相机运动估计 | 第47-50页 |
| 3.5.1 三角测量 | 第47-48页 |
| 3.5.2 3D点-2D点运动估计 | 第48-50页 |
| 3.6 实验结果与分析 | 第50-54页 |
| 3.6.1 关键角点选择实验 | 第50-52页 |
| 3.6.2 双目视觉定位实验 | 第52-54页 |
| 3.7 本章小结 | 第54-55页 |
| 第四章 双目视觉与IMU融合定位技术研究 | 第55-75页 |
| 4.1 引言 | 第55页 |
| 4.2 理论基础 | 第55-58页 |
| 4.2.1 旋转表示 | 第55-56页 |
| 4.2.2 视觉与IMU融合定位基本原理 | 第56-58页 |
| 4.3 基于中值法的IMU预积分 | 第58-62页 |
| 4.3.1 位姿解算 | 第59-60页 |
| 4.3.2 状态误差传播方程 | 第60-62页 |
| 4.4 双目与IMU联合初始化 | 第62-64页 |
| 4.4.1 陀螺仪随机游走校正 | 第62-63页 |
| 4.4.2 速度、重力矢量方向初始化 | 第63-64页 |
| 4.5 双目与IMU融合定位优化算法 | 第64-70页 |
| 4.5.1 双目与IMU融合定位目标函数 | 第64-68页 |
| 4.5.2 基于滑动窗口的融合定位加速算法 | 第68-70页 |
| 4.6 数据集定位实验与结果分析 | 第70-74页 |
| 4.6.1 误差评价标准 | 第70-71页 |
| 4.6.2 实验分析 | 第71-74页 |
| 4.7 本章总结 | 第74-75页 |
| 第五章 无人机定位系统设计与实验分析 | 第75-83页 |
| 5.1 引言 | 第75页 |
| 5.2 实验平台搭建 | 第75-77页 |
| 5.3 基于ROS组网的分布式通信系统设计 | 第77-78页 |
| 5.3.1 ROS操作系统简介 | 第77页 |
| 5.3.2 无线通信系统设计 | 第77-78页 |
| 5.4 真实场景定位实验与结果分析 | 第78-82页 |
| 5.5 本章小结 | 第82-83页 |
| 第六章 总结与展望 | 第83-85页 |
| 6.1 总结 | 第83-84页 |
| 6.2 展望 | 第84-85页 |
| 参考文献 | 第85-89页 |
