微小型無人飛行器(UAV)視覺導航半實物仿真系統(tǒng)
微小型無人飛行器的英文簡稱是UAV，是指尺寸非常小，在米級、亞米級的無人飛行器。目前世界各國都在加大對它的研究和探索力度。因為體積小，所以可以用在陸軍師、團所屬偵察分隊，用于比較復雜的環(huán)境，例如戰(zhàn)場、山地、城區(qū)等，進行目標定位、火炮較射、戰(zhàn)場偵察等任務。換裝任務載荷后，還可執(zhí)行諸如救援搜素、航拍監(jiān)視、事故預警等任務。
近幾年，UVA的發(fā)展速度非?？?，已經廣泛的應用于軍事和民用領域，而且隨著計算機視覺算法性能和計算機硬件性能的提高，基于計算機視覺導航成為無人飛行器導航領域研究熱點。一般情況下，UVA會使用一個組合的導航系統(tǒng)，由全球定位系統(tǒng)(GPS)和慣性導航系統(tǒng)(INS)構成，GPS可以修正INS累計的誤差，而且當GPS丟失信號時，INS的測量值會逐漸漂移直至發(fā)散。
UVA的視覺導航是飛行器利用圖像中的信息，控制飛行器飛向目標區(qū)域，完成目標的一個過程。它獲取圖像是利用傳感器，然后通過圖處理技術對圖像進行處理，并結合其他的數(shù)據(jù)處理算法從中提取出飛行器的姿態(tài)角、滾轉速度等導航信息，最后將信息專遞回控制系統(tǒng)，控制UVA的飛向。
UAV視覺導航中最常用的視覺傳感器有CCD攝像機，因為其信息豐富、成本低而且可靠性高。但是UAV在飛行過程中，因為攝像機隨機體一同平移和旋轉，所以會出現(xiàn)視野范圍有限，目標偏離攝像機的視野的情況。所以有一些研究為了解決這樣的情況，會在地面移動機器人平臺上，通過控制云臺改變攝像機的視野，使目標可以始終位于圖像中心。
曾有人設計研究過一種云臺跟蹤控制實驗系統(tǒng)，分析了基于視覺的UAV地面目標跟蹤系統(tǒng)的特性，驗證了各種機載云臺控制方法的穩(wěn)定性及其實際跟蹤效果。但是由于此類實驗系統(tǒng)的平臺相對而言比較復雜，搭建和攜帶不方便，所以應用并不是很廣泛。
為應對上述問題，本文作者設計并開發(fā)了一種無人飛行器視覺導航半實物仿真系統(tǒng)。本文將介紹該系統(tǒng)的原理和一些技術問題。該系統(tǒng)可用于模擬UAV在飛行過程中的姿態(tài)的變化，并通過視頻采集系統(tǒng)將圖像信息采集下來，進行圖像處理，進而進行飛行器導航參數(shù)的解算。為了測試該仿真系統(tǒng)的有效性以及基于圖像中地平線的姿態(tài)提取算法的可行性，模擬飛行器的飛行動態(tài)進行了實驗，通過實驗結果驗證了該系統(tǒng)的有效性以及圖像處理算法的可行性……
本文由北京理工大學機電學院徐蓓蓓，關震宇，張赫，楊歡，李杰撰寫，具體可下載附件查看。
相關閱讀：
AppSIM實時半實物仿真平臺:集成了Matlab/Simulink軟件，支持多種CPU、DSP以及FPGA等硬件的快速原型開發(fā)系統(tǒng)，為用戶提供了一個從算法仿真到硬件實現(xiàn)的系統(tǒng)級開發(fā)方案，并提供模型級調試、軟硬件協(xié)同仿真、工程成果在線驗收與共享等多種開發(fā)功能和管理機制。AppSIM實時半實物仿真平臺可以幫助工程師輕松將基于Matlab/Simulink的仿真模型與實際設備相連(Hardware-in-loop)，共同進行精確高效的實時仿真。點擊了解更多AppSIM實時半實物仿真平臺相關內容
-
北京總部： 北京市海淀區(qū)知春路甲48號盈都大廈A座12A
-
網(wǎng)址： http://www.97ut.cn/
郵件： yajing.li@appsoft.com.cn(業(yè)務咨詢)
【關注公眾號】