毕业设计开题报告-基于视觉和机器人操作系统的无人系统自主定位技术精选.docxVIP

本科毕业设计（论文）开题报告专题名称：数字化信息系统子课题名称：基于视觉和机器人操作系统的无人系统自主定位技术学员姓名：学号：培养类型：专业：所属学院：年级：负责教员：职称：指导团队：所属单位：目 录一、课题简介1（一）课题名称及来源1（二）选题依据1二、本课题国内外研究现状及发展趋势2（一）国内外研究现状2（二） 发展趋势4三、 课题在理论与实践上的意义5四、课题需要解决的关键理论问题和实际问题6五、课题研究的基本方法、实验方案及技术路线的可行性论证6（一）课题研究基本方法6（二） 课题实验方案7（三） 技术路线7六、开展研究应具备的条件及已具备的条件，并估计在进行论文工作中可能遇到的困难与问题和解决措施8（一）开展研究条件8（二） 可能会遇到的困难和解决措施9七、论文研究的进展计划9八、课题所需器材、设备清单10九、参考文献10一、课题简介（一）课题名称及来源课题名称：数字化信息系统子课题名称：基于视觉和机器人操作系统的无人系统自主定位技术课题来源：自选（二）选题依据在现代信息化战争中，战争形势越来越趋于信息化、透明化、无人化。这使得无人机在战场中的地位越发凸显，研究无人机的相关应用就变得越发必要，特别是在分队作战方面作用更加明显。越南战争结束后，美国充分认识到建设信息化军队的重要性，所以美军一直在投入大量军费来实现从机械化向信息化的转型。虽然转型过程是漫长的，但不可否认美军信息化程度已经相当高了。美军在信息化程度上已经达到了单个点：即未来战争条件下的分队甚至单兵信息化。本课题就是围绕分队作战而建立的，实现数字化分队信息系统是本课题的方向和目标。本课题的研究对象为未来战争中的重要特征之一的无人机。相对于传统的作战手段，无人机在对战场进行侦查和对目标进行指示等方面具有明显的成本低、速度快、效率高、实时强和安全性好等优势。而本项目的研究方向是基于视觉和机器人操作系统[1]（Robot Operating System, ROS）的无人机系统自主定位技术。视觉方面，我们打算以ARToolKit[2]二维码的方式来实现无人机自主定位，甚至自主导航。导航技术对实现无人机自主控制至关重要。无人机整体性能的提高、快速高效的完成飞行任务，需要更精确、更有效、更完善的导航技术。因此，发展综合性能更好、应用范围更宽广的导航方法是亟待解决也是国内外众多研究者所关心和研究的问题。近年来，基于图像处理的导航定位方法在许多领域都有了普遍的应用，从军事作战与防御、侦查等国防安全领域到民用的危险环境（如火灾、地震等灾害现场）中的搜查和救援等与人类生活息息相关的领域，尤其是在GPS 信号受到干扰或失效的室内或隧道环境中，有很大的应用前景。当前，视觉导航技术是一种重要的机器人定位导航的方法，包括基于图像处理的无人四旋翼直升机、微型飞行器自主着陆、用于空间飞行器安全降落的技术以及基于视觉的目标追踪技术等。地面机器人的视觉导航技术发展的比较早，无人机的视觉导航定位算法大多是在地面机器人的定位算法基础上发展而来的。本课题就是基于上述情况提出的。二、本课题国内外研究现状及发展趋势（一）国内外研究现状目前，关于视觉定位、ROS的研究有很多，相关技术研究已比较成熟了。一般来说视觉定位主要任务是序列图像配准和目标检测、跟踪。大多数算法针对的是目标运动而图像采集平台不移动的情况。但是对于本课题的无人机平台而言，平台是移动的，而目标则是固定的，因此在具体的算法上略有不同。ROS系统近年来，机器人领域取得了巨大进展。性价比较高的机器人平台，包括地面移动机器人、旋翼无人机和类人机器人等，得到了广泛应用。更令人感到振奋的是，越来越多的高级智能算法让机器人的自主等级逐步提高。ROS是面向机器人的开源的元操作系统（meta-operating system）。它能够提供类似传统操作系统的诸多功能，如硬件抽象、底层设备控制、常用功能实现、进程间消息传递和程序包管理等。此外，它还提供相关工具和库，用于获取、编译、编辑代码以及在多个计算机之间运行程序完成分布式计算。下面简单列举几个使用ROS能够解决的机器人软件开发问题。分布式计算软件复用快速测试当然，ROS操作系统并不是唯一具备上述能力的机器人软件平台。ROS的最大不同在于来自机器人领域诸多开发人员的认可和支持，这种支持将促使ROS的未来不断发展、完善、进步[3]。图像处理图像处理，特别是图像平滑处理的目的是为了抑制噪声,改善图像质量,可以在空间域和频域中进行。常用的方法包括:邻域平均、空域滤波和中值滤波等。邻域平均法是一种局部空间域处理的方法,它用像素邻域内各像素的灰度平均值代替该像素原来的灰度值,实现图像的平滑。由于图像中的噪声属于高频分量,空域滤波法采用低通滤波的方法去除噪声实现图像平滑。标准中值滤波算法的基本思想是将滤波窗口内的最大