面向隧道内自主侦察无人机系统设计

声明

1 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 无人机定位技术研究现状

1.2.2 无人机导航技术研究现状

1.2.3 隧道侦察方法研究现状

1.3 研究内容

1.4 论文章节安排

2 隧道自主侦察无人机系统架构

2.1 系统整体架构

2.2 系统硬件设计

2.2.1 飞行控制单元硬件设计

2.2.2 导航单元硬件设计

2.2.3 隧道环境侦察信息采集单元硬件设计

2.3 本章小结

3 基于激光雷达与视觉里程计的隧道无人机定位与建图

3.1 地图模型

3.1.1 机器人地图的分类

3.1.2 占用栅格地图构建方法

3.2 激光SLAM算法测试分析

3.2.1 基于改进Rao-Blackwellized粒子滤波的GMapping算法

3.2.2 基于图优化的SLAM算法

3.2.3 基于非线性优化的SLAM算法

3.2.4 激光SLAM方案选择

3.3 基于光流的视觉里程计

3.3.1 弱光环境下的光流

3.4 基于UKF的激光SLAM与视觉里程计融合定位方法

3.4.1 状态向量描述

3.4.2 增广状态

3.4.3 测量更新

3.4.4 实验对比分析

3.5 本章小结

4 隧道侦察无人机导航策略

4.1 人机交互控制策略

4.2 无人机导航控制模式

4.2.1 半自主导航模式

4.2.2 全自主导航模式

4.3 路径规划方法

4.4 仿真实验

4.5 本章小结

5 系统整体实验测试

5.1 无人机定点悬停实验

5.2.1 模拟隧道环境

5.2.2 半自主导航模式

5.2.3 全自主导航模式

5.3 真实隧道环境下无人机定位导航实验测试

5.4 隧道影像信息和气体数据

5.5 本章小结

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果