無人機對地面動目標自動檢測與跟蹤技術研究

《無人機對地面動目標自動檢測與跟蹤技術研究》是依託中國人民解放軍國防科技大學，由周東翔擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：無人機對地面動目標自動檢測與跟蹤技術研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：周東翔
• 依託單位：中國人民解放軍國防科技大學

中文摘要

無人機對地面動目標的自動檢測和跟蹤，軍事上對高智慧型無人偵察機和無人攻擊機的開發具有重要的意義，民用上在營救搜尋、環境監控、交通監視救等方面也有廣泛的套用需求。本項目將著力解決無人機對地面動目標自動檢測與跟蹤的關鍵技術，首先研究運動攝像機情況下的動目標檢測算法，提出基於SIFT特徵匹配和動態背景建模的動目標提取算法，解決無人機平台對地面動目標的檢測問題。然後採用擴展卡爾曼濾波(EKF)方法、設計穩定的無人直升機跟蹤控制器解決無人直升機對地面動目標的跟蹤問題。我們還將構建基於無人直升機的實驗驗證平台，驗證提出的動目標檢測與跟蹤算法的有效性，項目的完成將不僅為傳統的無人偵察機提供一個高度智慧型化的信息收集功能，還將大力促進我國無人機技術的發展。

結題摘要

無人機對地面動目標的自動檢測和跟蹤，軍事上對高智慧型無人偵察機和無人攻擊機的開發具有重要的意義，民用上在營救搜尋、環境監控、交通監視救等方面也有廣泛的套用需求。 我們構建了小型無人直升機實驗平台，根據葉素理論和Rotor Disk 模型，詳細推導了與主旋翼和穩定翼相關的空氣動力模型,建立了一個包含19個狀態的無人直升機非線性動力學模型。設計了非線性預測姿態控制器和自適應視覺伺服控制器，進行了微風和強風情況下的穩定飛行實驗。在深入分析國內外運動攝像機情況下動目標檢測的研究現狀的基礎上，提出了基於SIFT特徵匹配和動態更新背景模型的運動目標檢測算法。提出了一種基於backstepping技術的視覺伺服方法來處理在攝像機未標定和特徵點坐標未知的情況下的微小型直升機目標跟蹤。同時，研究了遮擋情況下的目標跟蹤問題，提出了一種基於MBB的數據關聯和遮擋檢測的跟蹤算法，很好地解決了目標跟蹤中的遮擋問題。基於粒子濾波算法解決了無人機平台下的多目標檢測與跟蹤問題。另外，我們研究了無人機對地面目標三維重建問題，提出一種基於射影深度求解及簡化ICP算法的序列圖像三維重建算法。 通過本項目的研究，我們培養了1名中青年學術帶頭人，6名博士研究生，9名碩士研究生，發表了18篇論文，其中SCI檢索4篇，EI檢索11篇。項目的完成將為傳統的無人偵察機提供一個高度智慧型化的信息收集功能，必將促進我國無人機技術的發展。