仪器仪表学报

作者：陶孟卫，姚宇威，元海文，肖长诗，文元桥

单位：陶孟卫,1. 武汉理工大学航运学院,,姚宇威,1. 武汉理工大学航运学院,,元海文,2. 武汉工程大学电气信息学院,,肖长诗,1. 武汉理工大学航运学院，3. 山东交通学院威海 海洋信息科学与技术研究院,,文元桥,4. 武汉理工大学智能交通系统研究中心,

关键词：无人机;自主降落;视觉标识;调和比;位姿测量;测量关键帧

基金：国家自然科学基金青年项目（51579204）、山东省自然科学基金重点项目（ZR2020KE029）资助

为实现无人机自主降落,设计了一种由多组不同半径比的同心圆组成的视觉标识。针对同心圆成像后的形变情况,结合圆心、消隐点、内外圆交点构成的调和比约束,设计了一种递归的圆心求解方法,以获取圆心亚像素投影点。相较于Hough圆检测算法以及传统方法,该方法可以更鲁棒、精准地提取圆心投影点亚像素坐标。完成圆心提取后,基于交比不变性建立图像坐标与平台坐标一致性匹配关系解算出初始位姿,并通过二次曲线重投影模型设计非线性优化函数求得优化位姿。针对降落过程中图像运动模糊的情况,提出一种基于运动连续性的测量关键帧选取模型来排除运动模糊图像对控制决策的影响。进一步设计一种多模式切换控制结构实现了对降落平台的运动预测、无人机样条轨迹生成与更新,从而完成无人机自主降落。在1500次的测量实验中,该测量方法的平均重映射误差可达到0.578pixel,方差为0.0096。在现场降落实验中,无人机在2.5m高度时对降落台的定位误差小于3.5cm,表明本文方法具有较高的视觉测量精度且更加稳定,能够实现对运动降落目标的稳定接近与跟踪并完成降落。

来源：2022年第5期

《仪器仪表学报》期刊编辑部

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