【摘 要】
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旋翼无人机具有垂直起降、空中悬停、低空低速飞行、易于操控、灵活性强等特点,在军事与民用领域得到了日益广泛的应用。目前旋翼无人机向智能化方向发展的趋势明显,其中自主
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旋翼无人机具有垂直起降、空中悬停、低空低速飞行、易于操控、灵活性强等特点,在军事与民用领域得到了日益广泛的应用。目前旋翼无人机向智能化方向发展的趋势明显,其中自主避障是一项必须解决的关键技术。本文针对城市环境中旋翼无人机自主避障问题,利用搭载的CCD相机获取的影像进行障碍物自动检测和路径规划,进而实现旋翼无人机的自主避障。论文的主要工作与创新点如下:(1)在系统总结现有无人机自主避障技术的基础上,介绍了光流法检测障碍物的基本原理,分析了光流场与运动场的关系,根据光流约束方程与平滑约束条件推导了HS光流和LK光流的计算公式。(2)针对障碍物检测,深入分析了金字塔LK光流、切向光流和径向光流的基本内涵及其计算方法,提出了一种基于径向光流的障碍物检测算法。半实物仿真实验和实际飞行实验的结果验证了该算法对障碍物检测的有效性与准确性,同时能够满足无人机避障的实时性要求。(3)针对无人机避障路径规划,提出了一种遗传算法与人工势场法相结合的路径规划算法;建立了单障碍物避障模型、多障碍物避障模型和实时避障模型;针对三种模型设计了仿真实验,结果表明:该路径规划算法可实现对障碍物的有效规避,并可规划出最优路径。
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