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《視覺慣性及衛(wèi)星組合導(dǎo)航系統(tǒng)研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、碩士學(xué)位論文視覺慣性及衛(wèi)星組合導(dǎo)航系統(tǒng)研究RESEARCHONINTEGRATEDNAVIGATIONSYSTEMSOFVISIONINERTIAANDSATELLITE魏振楠哈爾濱工業(yè)大學(xué)2016年6月國內(nèi)圖書分類號：V249.32+8學(xué)校代碼：10213國際圖書分類號：621.3密級：公開工學(xué)碩士學(xué)位論文視覺慣性及衛(wèi)星組合導(dǎo)航系統(tǒng)研究碩士研究生：魏振楠導(dǎo)師：伊國興研究員申請學(xué)位：工學(xué)碩士學(xué)科：控制科學(xué)與工程所在單位：航天學(xué)院答辯日期：2016年6月授予學(xué)位單位：哈爾濱工業(yè)大學(xué)ClassifiedIndex:V249.32+8U.D.C:621.3Dissertationfort
2、heMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONINTEGRATEDNAVIGATIONSYSTEMSOFVISIONINERTIAANDSATELLITECandidate：WeiZhennanSupervisor：Prof.YiGuoxingAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ControlScienceandEngineeringAffiliation：SchoolofAstronauticsDateofDefence：June,2016Degree-Conferring-In
3、stitution：HarbinInstituteofTechnology哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文摘要近年來，低成本微機(jī)械慣性導(dǎo)航系統(tǒng)在消費電子領(lǐng)域，特別是在旋翼式飛行器、相機(jī)穩(wěn)定平臺、虛擬現(xiàn)實及增強(qiáng)現(xiàn)實設(shè)備中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。為了滿足市場需求，實現(xiàn)低成本微機(jī)械陀螺儀的批量化生產(chǎn)，現(xiàn)階段市場中微機(jī)械慣性器件的主要材料為硅。但硅基微機(jī)械慣性器件的輸出噪聲大，零偏易受環(huán)境溫度影響，故而由其構(gòu)成的導(dǎo)航系統(tǒng)僅能提供姿態(tài)信息，無法給出定位測速信息。衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)與單目視覺導(dǎo)航系統(tǒng)則分別能在室外與室內(nèi)完成定位測速任務(wù)，但受導(dǎo)航系統(tǒng)尺寸等因素限制，無法進(jìn)行姿態(tài)測量。本文以低成本微機(jī)械慣
4、性、衛(wèi)星及視覺導(dǎo)航系統(tǒng)為基礎(chǔ)，設(shè)計組合導(dǎo)航算法，實現(xiàn)室內(nèi)及室外環(huán)境的組合導(dǎo)航系統(tǒng)。本文的主要研究內(nèi)容和取得的成果概述如下：1.建立姿態(tài)估計系統(tǒng)坐標(biāo)系，推導(dǎo)坐標(biāo)變換關(guān)系；推導(dǎo)微機(jī)械慣性器件輸出模型，并結(jié)合該模型給出利用三軸轉(zhuǎn)臺進(jìn)行標(biāo)度因數(shù)、零偏以及安裝誤差矩陣的標(biāo)定方法；結(jié)合離散擴(kuò)展卡爾曼濾波器原理，以姿態(tài)四元數(shù)為狀態(tài)變量，姿態(tài)角為觀測值設(shè)計姿態(tài)估計算法；設(shè)計并完成微機(jī)械姿態(tài)估計及衛(wèi)星定位系統(tǒng)硬件及軟件，并給出系統(tǒng)測試結(jié)果。2.建立單目視覺定位系統(tǒng)坐標(biāo)系，推導(dǎo)坐標(biāo)變換關(guān)系；推導(dǎo)相機(jī)模型并給出標(biāo)定方法；結(jié)合OpenCV及ArUco，給出平面編碼標(biāo)識物的識別和校驗方法；設(shè)計相機(jī)位置、姿態(tài)
5、估計算法，結(jié)合實際硬件完成視覺定位系統(tǒng)，并給出系統(tǒng)測試結(jié)果。3.根據(jù)低成本導(dǎo)航系統(tǒng)特性，提出統(tǒng)一組合導(dǎo)航濾波器模型，并以該模型為基礎(chǔ)，設(shè)計實現(xiàn)了微機(jī)械慣性衛(wèi)星組合導(dǎo)航系統(tǒng)、微機(jī)械慣性視覺組合導(dǎo)航系統(tǒng)和微機(jī)械慣性衛(wèi)星視覺組合導(dǎo)航系統(tǒng)，并分別對各系統(tǒng)進(jìn)行了靜態(tài)或動態(tài)測試。4.根據(jù)微機(jī)械慣性傳感器輸出模型，結(jié)合相應(yīng)姿態(tài)估計算法，實現(xiàn)硬件仿真系統(tǒng)；利用微機(jī)械姿態(tài)估計及衛(wèi)星定位系統(tǒng)和視覺定位系統(tǒng)，在所設(shè)計的實驗方法指導(dǎo)下，采集原始數(shù)據(jù)，并根據(jù)設(shè)計完成的組合導(dǎo)航算法，利用計算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，分析算法性能。關(guān)鍵詞：微機(jī)械慣性傳感器；視覺導(dǎo)航；衛(wèi)星導(dǎo)航；組合導(dǎo)航；卡爾曼濾波-I-哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)
6、碩士學(xué)位論文AbstractLowcostmicro-mechanicalinertialnavigationsystemisusedmoreandmorewidelyduringrecentyearsinthefieldofconsumerelectronics,speciallyinmulti-rotoraircraft,camerastabilizationplatformandvirtualrealityoraugmentedrealitydevices.Inordertomeetthemarketdemandsandachievethemassproductionofmi
7、cro-mechanicalgyroscope,siliconischosenasthemainmaterialofmicro-mechanicalinertialdeviceatthisstage.However,forsilica-basedmicro-mechanicalgyroscope,theoutputnoiseislargeandthebiasiseasilyinfluencedbytheenvironmenttemperature,whichcause
