基于复合地标导航的动平台四旋翼飞行器自主优化降落技术

作     者：邢伯阳 潘峰 王位 冯肖雪 XING Boyang;PAN Feng;WANG Wei;FENG Xiaoxue

作者机构：北京理工大学自动化学院北京100081 北京理工大学昆明产业技术研究院昆明650106 

基　　金：国家自然科学基金(61603040,61433003) 云南省基础研究计划项目(201701CF00037) 云南省科技厅重点研发计划(工业领域)(2018BA070)~~ 

出 版 物：《航空学报》 (Acta Aeronautica et Astronautica Sinica)

年 卷 期：2019年第40卷第6期

页      码：214-225页

摘      要：针对四旋翼飞行器在依靠地标导航完成动平台自主降落任务中存在的目标易丢失、地标定位死区大和降落可靠性差等问题,设计了一种基于复合地标导航的动平台四旋翼飞行器自主优化降落系统。该系统以圆环地标和二维码构成复合地标来解决仅用单一地标定位时存在的定位死区大和定位范围小等问题。针对地标识别丢失、动平台车轮打滑和码盘标定不精确等问题,建立动平台的精确运动模型同时考虑码盘包含未知测量偏差,基于扩展卡尔曼滤波器实现了对动平台连续位姿的在线估计。最终,基于动平台位姿估计结果以最小Jerk指标设计降落轨迹和降落策略,实现了四旋翼飞行器在动平台上高效平稳的降落。为验证所提系统的有效性,设计了仿真和实际降落实验,验证了所提复合地标实现摄像头距离在0.5~6.0m内的综合完整定位;所设计的动平台状态估计器能在码盘存在未知测量偏差的情况下准确估计出平台的实时位姿,同时所提自主优化降落策略和轨迹规划算法保证了可靠的动平台降落。

主 题 词：四旋翼飞行器 视觉降落 轨迹规划 动平台 状态估计 

学科分类：08[工学] 081105[081105] 082503[082503] 0802[工学-机械学] 0825[工学-环境科学与工程类] 0704[理学-天文学类] 0701[理学-数学类] 0811[工学-水利类] 0812[工学-测绘类] 

核心收录：

D　O　I：10.7527/S1000-6893.2018.22601

馆 藏 号：203681287...