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基于蜜蜂视觉机理的光流辅助导航

作　者: 尹小芳
导　师: 刘建国
学　校: 华中科技大学
专　业: 模式识别与智能系统
关键词: 辅助导航卡尔曼滤波蜜蜂视觉光流
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

当今导航精度成为国家提升军事力量的一个重要指标,由早期的对单个导航算法的改进,到现在组合导航的研究,世界各国对此都投入了相当大的精力。根据现有研究可知从单个的导航方法来提高导航精度很难达到期望效果,因而我们选择从组合导航进行研究。为修正惯导系统(INS)随时间积累的定位误差,本文基于蜜蜂视觉的机理,并借鉴地形辅助导航的原理,设计一种新型的辅助导航方法成为本文研究的重点。主要涉及到的关键技术如下:(1)光流特征概念的提出和计算模型的设计:基于蜜蜂视觉机理的图像插值算法基础上设计光流特征,建立光流特征的数学模型,推导其计算公式(2)光流特征特性的证明:根据光流特征的计算公式,对其特性进行了证明,包括线性特征和旋转不变性。(3)基于光流特征的卡尔曼滤波算法设计:借鉴SITAN算法,设计基于光流特征的卡尔曼滤波器公式,及其导航过程。(4)仿真实验和结果分析:采集一系列图像对本文提出的导航算法进行了实验验证,并对结果进行分析。本文对算法进行了仿真实验,通过多次调试选择参数,在不同的初始误差、不同经纬度的源图像进行大量仿真实验,并给对实验结果进行分析。实验证明,基于蜜蜂视觉机理的光流特征辅助导航是一种有效的远距离飞行的精确制导方法,而且没有增加其它硬件,同时由于每间隔一段时间就定位一次,飞行器可以在飞行过程中任意的改变飞行路线,提高了飞行器的机动能力。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-6
目录  6-8
1 绪论  8-14
  1.1 导航系统概述  8-12
  1.2 蜜蜂视觉机理概述  12
  1.3 本文研究内容和组织结构  12-14
2 蜜蜂视觉机理和基础  14-22
  2.1 蜜蜂复眼生理结构  14-15
  2.2 蜜蜂视觉机理  15-17
  2.3 基于蜜蜂视觉机理的图像插值算法原理  17-20
  2.4 在工程中的应用  20-21
  2.5 本章小结  21-22
3 图像光流特征模型的建立  22-28
  3.1 图像光流特征模型和概念的提出  22-25
  3.2 证明光流特征的线性特征  25-26
  3.3 证明光流特征的旋转不变性  26-27
  3.4 本章小结  27-28
4 基于光流特征的卡尔曼滤波辅助导航  28-40
  4.1 卡尔曼滤波器  28-36
  4.2 基于光流特征的卡尔曼滤波算法  36-37
  4.3 光流特征辅助导航的过程  37-39
  4.4 本章小结  39-40
5 光流特征辅助导航的仿真实现  40-52
  5.1 仿真系统的设计  40-45
  5.2 仿真结果和分析  45-50
  5.3 本章小结  50-52
6 总结和展望  52-54
  6.1 工作总结  52-53
  6.2 工作展望  53-54
致谢  54-55
参考文献  55-58
附录1 攻读学位期间发表论文目录  58

基于蜜蜂视觉机理的光流辅助导航

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