《共形幾何代數框架下的無人機目標定位理論研究》是依託南京航空航天大學，由徐誠擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：共形幾何代數框架下的無人機目標定位理論研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：徐誠
- 依託單位：南京航空航天大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
共形幾何代數作為幾何代數的最新發展，在剛體運動描述、幾何建模與計算方面表現出很大的優勢。本項目以共形幾何代數為數學工具，以無人機目標定位為研究內容，進行探索性研究，研究內容主要包括：從純方位目標定位原理出發，建立共形幾何代數描述的無人機目標定位數學模型，並推導待求目標函式；利用序列圖像中同名的點、直線等特徵，結合成像時物、像、光心間的幾何約束，在共形幾何代數框架下建立融合多種幾何特徵的無人機姿態估計模型，通過最佳化無人機姿態估計值來提高目標定位精度；以共形幾何代數為理論基礎，建立基於地物幾何約束的運動目標定位模型，利用非線性濾波算法估計目標位置，推導定位誤差理論下限；研製一套軟體仿真和硬體實驗平台，驗證算法的有效性和評估算法性能。作為套用基礎研究課題，本項目的研究成果將為無人機目標定位的理論研究提供新的思路，逐步推動基於共形幾何代數的無人機目標定位理論走向工程套用。
結題摘要
本項目以共形幾何代數為數學工具，以無人機目標定位為研究內容，建立了基於共形幾何代數的無人機目標定位數學模型，使用螺旋馬達表示剛體運動，避免了複雜的三角函式運算，在保證目標定位精度的基礎上降低了計算複雜度；在共形幾何代數框架下建立了融合多種幾何特徵的無人機姿態估計模型，推導了姿態估計模型的線性與非線性求解方法，並評估了姿態估計精度、算法魯棒性以及計算複雜度；建立了基於地物幾何約束的運動目標定位模型，並採用非線性濾波算法最佳化運動目標位置，推導定位誤差的克拉美-羅下限，分析目標在不同運動模態下的定位精度以及魯棒性；研製了一套軟體仿真和硬體實驗平台，能夠實現目標定位算法的功能驗證與性能評估。本項目的研究成果有良好的套用前景，形成了一套完整的基於共形幾何代數的無人機目標定位新方法，具有定位精度高、計算複雜度低的優勢，為無人機目標定位的片上實現奠定了技術基礎。
