基于视觉标志检测的旋翼无人机姿态估计方法

摘要：

为了使旋翼无人机快速、精确、自主降落到地面着陆平台,提出一种基于视觉标志检测的无人机姿态估计方法.首先,利用标准直升机停机坪的几何特征,采用标志五步提取算法从机载摄像头采集的图像中获取视觉标志;为了满足无人机自主着陆过程的快速性和实时性,提出一种基于距离三点法的角点检测算法,得到H形标志的12个角点;然后,通过对角点分类、编号,并与参考图像中的对应角点进行匹配,解算出包含相对姿态信息的单应矩阵;最后,应用直接线性变换(Direct linear transformation,DLT)分解单应矩阵得到无人机的姿态角,并依据相机成像的相似三角形原理计算出无人机相对于视觉标志的位置,解决了单目相机尺度不确定性问题.通过实验平台模拟无人机不同飞行状态下的姿态并进行估计,对提出算法的实时性和准确性进行了实验验证.实验结果表明:本文算法的平均执行时间为307.2 ms,位置估计的最大均方根误差为0.0062m,姿态角估计的最大均方根误差为0.313°,满足无人机自主着陆的准确性和实时性要求.

关键词：旋翼无人机、自主着陆、标志检测、机器视觉、姿态估计

所属期刊栏目：50

分类号：TP391.4(计算技术、计算机技术)

资助基金：国家自然科学基金项目61763037、61663034;内蒙古自治区自然科学基金项目2017MS0601

在线出版日期：2019-07-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共14页

页码：28-40,139