基于跑道的视觉导航信息分析*

张红良,郭鹏宇

(国防科学技术大学航天科学与工程学院,长沙 410073)

基于跑道的视觉导航信息分析*

张红良,郭鹏宇

(国防科学技术大学航天科学与工程学院,长沙 410073)

基于跑道的视觉导航广泛用于无人机自主着陆等场合。文中从信息的角度,分析了视觉导航中跑道边缘线、地平线和跑道横向控制线提供的姿态和位置导航信息,推导并证明了两个基本结论:已知宽度的跑道边缘线可以提供两个姿态和两个位置信息;地平线和跑道横向控制线可以完善姿态和位置信息。文中的研究对于进行基于跑道的视觉导航算法设计、精度分析和组合导航可观性分析等具有理论价值。

视觉导航;跑道;地平线;无人机着陆

0 引言

无人机近年来成为研究和应用的热点,自主着陆是无人机自动化智能化的关键环节,基于视觉的无人机自主着陆技术受到持续的关注和研究[1-9]。基于视觉的着陆技术利用机载视觉传感器对跑道或着陆区域成像,通过图像分析,利用视觉导航或组合导航计算无人机的位置、姿态等参数。从用于着陆导航的视觉信息看,基于视觉的着陆技术主要分为两类:一类视觉导航信息来源于在着陆场或跑道布设合作特征点或特征结构[1,3,5-8];另一类视觉导航信息直接来源于跑道边缘或地平线[2,4,10-11]。基于跑道边缘或地平线等信息的视觉着陆方法无需人工特定设置合作特征物,具有更广泛的适用性,可用于一般跑道,并可扩展至在高速公路上的着陆场合或基于跑道灯光的着陆场合[12]。……