空中机器人高度计设计与目标识别技术的研究

论文摘要

课题以中国自动化学会机器人竞赛工作委员会和科技部高新技术研究发展中心举行的中国空中机器人大赛为研究背景,以空中机器人为研究载体,以比赛规则为课题设计的要求,结合实验室实际技术和设备情况,研究了微型高度计的设计、视频图像的传输及地面目标的识别。首先本文介绍了空中机器人的发展历史及分类情况,并阐述了国内外空中机器人大赛的现状和技术水平。结合中国空中机器人大赛,介绍了本课题组的空中机器人项目并对自己承担的任务加以说明;接着详细介绍了针对南航某型空中机器人对自主控制和导航,目标自动搜索时候的高度值需要,设计的基于SCP1000-D01的微型高度计。经实验室测试,满足实际系统的要求,并就其性能和同类产品做了比较;然后探讨了空中机器人图像传输系统的一般结构。考虑到实验室现有技术水平后确定了无线视频传输系统和在地面处理目标对象识别的方案,以及系统硬件的选择;再对空中机器人目标识别算法进行了初步研究。根据大赛要求识别的静止车队的目标,提出了利用目标物体不变矩特征量来实现基于向量机（SVM）的目标识别算法,实验证明该方法比较有效。最后论文对空中机器人整个系统的下一步工作进行了一定的探讨和展望。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 空中机器人的概念
• 1.1.1 空中机器人的发展历史
• 1.1.2 空中机器人的分类
• 1.2 空中机器人大赛的介绍及国外研究现状
• 1.2.1 国际空中机器人大赛的介绍及研究现状
• 1.2.2 国内空中机器人大赛的介绍及研究现状
• 1.3 课题的提出
• 1.4 论文内容及各章节的安排
• 1.5 本章小结
• 第二章 微型高度计的设计
• 2.1 高度计设计背景和技术现状
• 2.2 飞行高度及测量高度的方法
• 2.2.1 飞行高度
• 2.2.2 高度测量的方法
• 2.3 气压高度计的测量原理
• 2.4 微型高度计的设计指标及技术难点
• 2.5 数字压力传感器（SCP1000-D01）
• 2.5.1 压力传感器SCP1000-D01 的结构和原理
• 2.5.2 压力传感器SCP1000-D01 的指标参数
• 2.5.3 压力传感器SCP1000-D01 的测量模式
• 2.5.4 压力传感器SCP1000-D01 的压力值输出
• 2.5.5 压力传感器SCP1000-D01 的使用要点
• 2.5.6 压力传感器SCP1000-D01 的工作时序图
• 2.6 基于ATmega16L 和SCP1000-D01 的高度计设计
• 2.6.1 单片机ATmega16L
• 2.6.2 高度计的工作原理
• 2.6.3 软件设计
• 2.7 实验室调试与误差分析
• 2.8 本章小结
• 第三章 空中机器人图像传输系统的设计
• 3.1 空中机器人图像处理的结构方式
• 3.1.1 机上处理方式
• 3.1.2 地面处理方式
• 3.2 图像传输系统的硬件组成
• 3.2.1 机载部分
• 3.2.2 地面部分
• 3.3 本章小结
• 第四章 空中机器人目标识别的任务研究
• 4.1 识别的难点分析
• 4.2 目标识别的基础知识
• 4.2.1 目标识别概述
• 4.2.2 图像的预处理
• 4.2.3 图像的边缘检测
• 4.3 目标特征量的提取
• 4.4 分类器的构建
• 4.4.1 统计学习理论
• 4.4.2 支持向量机
• 4.5 实验与分析
• 4.5.1 实验图像及实验步骤
• 4.5.2 实验结果与分析
• 4.6 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 论文总结
• 5.2 进一步研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 附录