题目：基于视觉的无人机自主着陆导航技术研究

本文对视觉导航技术在无人机着陆过程中的应用进行了研究，并通过仿真平台和实验对提出的理论、算法和方案进行了验证。

采用地面双目视觉导航系统引导无人机着陆。两台摄像机对称分布在跑道两侧，实时采集无人机序列图像。两台经纬仪控制摄像机转动、跟踪无人机，并实时记录摄像机光轴的方位角和高低角。对摄像机得到的无人机序列图像进行边缘检测，得到图像中无人机边缘，进而可求取无人机形心。利用形心相对于图像中心的偏移量，再结合摄像机光轴的方位角和高低角，经过一定的几何变换，既可以得到形心对应的方位角和高低角。已知形心的方位角、高低角以及两台摄像机的基线长度，利用空间交会模型，即可以得到无人机的空间位置。为充分利用所有观测量，引入平差理论，构建附有观测约束的平差定位模型，对所有观测数据进行平差处理，以提高解算精度。最后，利用卡尔曼滤波器对无人机位置参数进行处理，以进一步提高定位精度。基于3ds Max软件搭建视觉导航仿真模型。仿真实验表明，基本空间交会模型具有较高的定位精度；平差定位模型可有效提高高程方向的定位精度；卡尔曼滤波的引入使得系统定位精度进一步提高。

本文最后搭建了视觉/惯性组合导航系统仿真平台，根据工程实际情况，开展了视觉导航仿真系统的实现技术研究。阐述了仿真平台的主要结构和功能模块，经实验仿真，验证了本文提出的视觉导航系统的可行性，为系统工程实现和原理样机的研制提供了理论指导和技术支持，有很好的工程应用价值本文对视觉导航技术在无人机着陆过程中的应用进行了研究，并通过仿真平台和实验对提出的理论、算法和方案进行了验证。

采用地面双目视觉导航系统引导无人机着陆。两台摄像机对称分布在跑道两侧，实时采集无人机序列图像。两台经纬仪控制摄像机转动、跟踪无人机，并实时记录摄像机光轴的方位角和高低角。对摄像机得到的无人机序列图像进行边缘检测，得到图像中无人机边缘，进而可求取无人机形心。利用形心相对于图像中心的偏移量，再结合摄像机光轴的方位角和高低角，经过一定的几何变换，既可以得到形心对应的方位角和高低角。已知形心的方位角、高低角以及两台摄像机的基线长度，利用空间交会模型，即可以得到无人机的空间位置。为充分利用所有观测量，引入平差理论，构建附有观测约束的平差定位模型，对所有观测数据进行平差处理，以提高解算精度。最后，利用卡尔曼滤波器对无人机位置参数进行处理，以进一步提高定位精度。基于3ds Max软件搭建视觉导航仿真模型。仿真实验表明，基本空间交会模型具有较高的定位精度；平差定位模型可有效提高高程方向的定位精度；卡尔曼滤波的引入使得系统定位精度进一步提高。

本文最后搭建了视觉/惯性组合导航系统仿真平台，根据工程实际情况，开展了视觉导航仿真系统的实现技术研究。阐述了仿真平台的主要结构和功能模块，经实验仿真，验证了本文提出的视觉导航系统的可行性，为系统工程实现和原理样机的研制提供了理论指导和技术支持，有很好的工程应用价值。