基于双源激光的无人机单测距系统设计
课题面向桥墩病害检测无人机进行测距系统的设计。目前我国的许多桥梁桥墩的健康状况并不乐观，然而常用的人工桥墩病害检测方法需要耗费大量的人力物力，同时具有一定的安全隐患，桥墩病害检测始终缺乏安全可靠的检测手段。无人机技术的飞速发展为桥墩的病害检测提供了自由度更高的检测平台，其中避障问题是保障无人机在桥墩病害检测中安全、可靠飞行的重要前提。 为了解决无人机在桥墩病害检测避障飞行中的距离测量问题，本文根据相机透镜成像原理提出了一种基于双源激光光斑的单目测距方法，利用相机采集的双源激光模组发出的光斑图像信息实现测距。针对光斑质心的准确定位问题，提出了一种基于ROI（感兴趣区域）和双源激光的光斑识别算法，利用多次ROI划分实现准确快速的图像分割，求出光斑质心坐标。 论文完成了基于双源激光单目测距系统的软硬件设计和无人机测试平台的搭建。其中，测距系统硬件以M3352ARM核心板为核心，USB免驱摄像头OV9712与X65010D-AL激光发射器组成的双源激光模组为主要传感器，通过双源激光模组控制电路、双路USB驱动电路以及其他电路的设计，保证了嵌入式测距系统硬件平台的稳定性和软件的适配性。测距系统软件以Linux操作系统和Qt编程框架为基础，利用V4L2驱动、Libjpeg-tuobo和OpenCV开源库完成了图像采集、图像处理、光斑识别和测距算法的软件实现。完成了无人机配件的选型组装和飞控程序的移植调试工作，搭建了四轴无人机实验平台并完成了参数校准实验，并对本文提出的单目测距方法和光斑识别方法的准确性、稳定性和实时性进行测试。测试结果表明：该系统平均测量误差大约为4%，量程为0-140cm，具有精确度好，稳定性强、便捷性高和成本低的特点，为全自动桥墩病害检测的路径规划提供了新的方案。
无人机;单测距系统;双源激光;桥墩病害检测;避障飞行
北京化工大学
硕士
控制工程
林伟国;吴忠晓
2022
中文
V279.2;U445.71
2022-11-04（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）