四旋冀无人机控制 基于视觉的悬停与导航PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 无人机 1

1.1.1 发展简史 2

1.1.2 无人机的应用 7

1.1.3 无人机的分类 7

1.2 视觉导航研究现状 17

1.3 问题描述 20

1.4 主要贡献 20

1.5 章节结构 21

第2章 小型四旋翼无人机建模 23

2.1 小型四旋翼无人机概述 23

2.2 四旋翼无人机的动力学模型 25

2.2.1 欧拉-拉格朗日方法 25

2.2.2 牛顿-欧拉方法 29

2.2.3 牛顿方程到拉格朗日方程的转换 32

2.2.4 “X型”四旋翼无人机的牛顿—欧拉方法 32

2.3 本章结论 34

第3章 四旋翼无人机试验平台 35

3.1 UAV传感技术概述 35

3.2 系统结构 37

3.3 地面监控站 38

3.4 四旋翼无人机平台设计 39

3.4.1 “十字型”四旋翼无人机设计 41

3.4.2 “X型”四旋翼无人机设计 42

3.4.3 “改进版X型”四旋翼无人机设计 45

3.5 分层控制策略 46

3.5.1 高度和偏航控制 46

3.5.2 前向位置和俯仰角控制 47

3.5.3 侧向位置和滚转角控制 48

3.6 自主悬停飞行试验 50

3.6.1 “十字型”四旋翼无人机悬停效果图 50

3.6.2 “X型”四旋翼无人机悬停效果图 51

3.6.3 “改进版X型”四旋翼无人机悬停效果图 53

3.7 本章小结 55

第4章 悬停飞行性能改善 56

4.1 引言 56

4.2 无刷直流电机和电子调速控制器 57

4.3 改善姿态稳定性能的控制策略 59

4.3.1 姿态控制 59

4.3.2 电枢电流控制 61

4.4 试验系统结构 62

4.4.1 四旋翼无人机 63

4.4.2 地面监控站 63

4.5 试验结果 64

4.6 本章小结 66

第5章 用于状态估计的图像传感器 67

5.1 摄像机模型 67

5.1.1 摄像机标定 71

5.2 立体成像 75

5.2.1 极几何 78

5.2.2 立体成像系统的标定 80

5.3 光流 86

5.3.1 计算方法 87

5.4 四旋翼无人机成像系统的实现 88

5.4.1 分离式与嵌入式系统 89

5.4.2 应用单目或立体视觉系统的挑战 92

5.4.3 单目成像系统的实现 93

5.4.4 立体视觉系统的实现 94

5.5 本章小结 95

第6章 基于视觉的四旋翼无人机控制 97

6.1 基于视觉的位置稳定 97

6.1.1 引言 97

6.1.2 视觉系统设置 98

6.1.3 基于视觉的位置估计 99

6.1.4 控制策略 102

6.1.5 试验系统配置 105

6.1.6 试验应用 105

6.1.7 总结 107

6.2 基于视觉反馈的非线性控制器对比 108

6.2.1 引言 108

6.2.2 系统组成 109

6.2.3 控制策略 109

6.2.4 试验应用 114

6.2.5 总结 118

6.3 基于视觉的高度和速度调节 118

6.3.1 引言 118

6.3.2 系统组成 118

6.3.3 图像处理 120

6.3.4 控制策略 122

6.3.5 试验应用 124

6.3.6 总结 127

6.4 本章小结 128

第7章 四旋翼无人机立体成像、惯性与高度组合传感系统 129

7.1 运动估计 129

7.1.1 引言 130

7.1.2 系统安装 131

7.1.3 试验平台概述 132

7.1.4 立体视觉测程法 134

7.1.5 一种简单的成像、惯性与高度数据融合策略 138

7.1.6 试验结果 139

7.1.7 总结 141

7.2 针对四旋翼无人机控制的不同状态估计算法比较 141

7.2.1 引言 141

7.2.2 问题描述 143

7.2.3 成像-惯性状态观测器设计 144

7.2.4 试验结果 147

7.2.5 总结 153

7.3 本章小结 153

第8章 总结与工作展望 155

8.1 结论 155

8.2 工作展望 157

参考文献 158