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题目:INS/GPS/Vision组合导航辅助大型飞机进近着陆关键技术研究

关键词:惯性/视觉组合导航;景象匹配;摄像机标定;GPU特征检测

  摘要

INS/GPS组合导航作为高精度的导航系统已经广泛应用于军民用航空领域,但GPS卫星信号会出现阻塞以及容易受到干扰等问题导致INS/GPS组合导航系统缺乏完备性和稳定性。视觉传感器因具有成本低、获取信息丰富、无源性以及自主性等众多优点受到越来越多的重视,因此开展的将视觉传感器获取的信息融合到INS/GPS组合导航系统中的问题,对增强组合导航系统鲁棒性以及飞行安全具有重要意义。本论文的主要研究内容有以下4点:(1)针对摄像机所成图像存在畸变,影响通过计算机视觉估计载体运动的问题,深入研究了摄像机成像原理以及摄像机标定原理,利用张正友标定方法实现了对摄像机内参数的标定,经过实验证明其能够有效的校正图像偏差。(2)针对计算机视觉实现导航时要求实时性的问题,研究了基于CPU和GPU计算平台下两种鲁棒性强的特征算法的处理时间问题,通过实验验证了不同特征算法在不同平台下对不同地貌纹理图像的适应性。(3)针对大型飞机进近着陆过程中如何实现景象匹配高效性问题,调查分析了特定情况下景象匹配算法选取问题,并利用修正系数相关法和最小二乘原理实现了景象匹配仿真实验,通过仿真结果分析了进近着陆过程中景象匹配算法的适应性问题。(4)针对GPS失效时如何实现IMU和Vision信息融合的问题,对已有算法进行改进给出了新的多传感器信息融合模型,通过实验验证了该模型的可行性。