基于kinect傳感器的四旋翼無人機(jī)運(yùn)動控制研究-預(yù)覽頁
【正文】 . . .國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃立項(xiàng)申請書（2015版）項(xiàng)目編號：項(xiàng)目名稱：基于Kinect傳感器的四旋翼無人機(jī)運(yùn)動控制研究項(xiàng)目類別162。 項(xiàng)目結(jié)題時(shí)間必須是在項(xiàng)目負(fù)責(zé)人畢業(yè)之前。 格式要求：表格中的字體 小四號楷體，；需簽字部分由相關(guān)人員以黑色鋼筆或水筆簽名。其中大三學(xué)生已具備一定專業(yè)知識，如自動控制原理，計(jì)算機(jī)軟硬件基礎(chǔ)，單片機(jī)原理等。我們團(tuán)隊(duì)的成員素質(zhì)優(yōu)異，且都受過良好的工程和其他學(xué)科的訓(xùn)練，具有扎實(shí)的理論基礎(chǔ)和計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力，對成功完成這次科創(chuàng)任務(wù)提供了強(qiáng)大的動力支持，我們也自信在指導(dǎo)老師的協(xié)助下能夠圓滿完成這次科創(chuàng)任務(wù)。四旋翼無人機(jī)在控制系統(tǒng)的操作下，能夠長時(shí)間交替在空中進(jìn)行各種飛行任務(wù)，不久將成為軍事情報(bào)搜集系統(tǒng)的重要途徑之一。電子戰(zhàn)在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中是一種很重要的作戰(zhàn)方式，在整個(gè)戰(zhàn)爭中都離不開電子戰(zhàn)。對于普通用戶來說，需要一種簡單的控制方式，操作者只需通過直觀感覺和簡單學(xué)習(xí)就能夠操作無人機(jī)。國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析目前國外很多高校以及科研單位已經(jīng)對四旋翼無人機(jī)技術(shù)進(jìn)行了大量的研究，其研究內(nèi)容主要集中在以下幾個(gè)方面：基于慣性導(dǎo)航的飛行控制技術(shù)、基于視覺的自主飛行控制和自主飛行控制系統(tǒng)，其典型代表分別是：瑞士洛桑聯(lián)邦科技學(xué)院(EPFL)的OS賓夕法尼亞大學(xué)的HMX佐治亞理工大學(xué)的GTMARS和美國Draganflyer公司研制的Dragannyer系列。常用的四旋翼無人機(jī)控制算法主要有PID、LQ、滑膜控制和反演控制等。JUANG B H等利用單個(gè)攝像頭獲取圖像信息，然后通過KMeans算法自組織聚類基元進(jìn)行實(shí)時(shí)手語識別。但是以上這些手勢識別方法容易受到復(fù)雜背景光照和算法復(fù)雜等因素的影響，實(shí)時(shí)性較差，識別率較低!2010年微軟公司體感攝像頭Kinect面世,在后續(xù)不到1年的時(shí)間里,許多基于該設(shè)備的各種系統(tǒng)被研發(fā)出來。本研究利用Kinect傳感器采集深度信息，改進(jìn)了手勢運(yùn)動的特征提取過程。利用優(yōu)化動態(tài)時(shí)間調(diào)整方法進(jìn)行手勢識別，提高了穩(wěn)定性和實(shí)時(shí)性!實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方法準(zhǔn)確率高達(dá)96% ，同時(shí)可有效克服復(fù)雜背景和光照的干擾，具有較好的魯棒性!在這個(gè)對智能要求非常高的時(shí)代，無人機(jī)的控制不能只滿足于電腦鼠標(biāo)，遙控器，按鈕等不太智能的控制方式，此時(shí)，Kinect傳感器的手勢識別就顯得尤為重要，利用Kinect傳感器的手勢識別對無人機(jī)進(jìn)行直接的運(yùn)動控制，實(shí)現(xiàn)真正的人機(jī)交互，真正的擺脫鼠標(biāo)鍵盤等控制方式。研究靜態(tài)識別時(shí)，采用Hu矩陣，結(jié)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法準(zhǔn)確的識別出手勢。三、擬解決的關(guān)鍵問題 （1）能利用Kinect傳感器的進(jìn)行準(zhǔn)確的手勢識別； （2）能把手勢識別的結(jié)果發(fā)送給無人機(jī)，對無人機(jī)進(jìn)行控制。無人機(jī)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于公共安全、應(yīng)急搜救、農(nóng)林、環(huán)保、交通、通信、氣象、影視航拍等多個(gè)領(lǐng)域。傳統(tǒng)的人工電力巡線不僅效率低下，而且面臨強(qiáng)輻射、自然災(zāi)害等安全問題，而無人機(jī)巡線一次可以飛行十幾公里，既提高了效率，又降低了人工成本。時(shí)代在發(fā)展，社會在進(jìn)步，對智能的要求也越來越高，實(shí)現(xiàn)自然的人機(jī)交互是未來發(fā)展的一個(gè)必然的方向，中國潛在的巨大市場需求也初露端倪。而對于軍用和民用的市場占比，Teal Group 給出了民用市場更加樂觀的判斷(大約為年化復(fù)合增速為 9%，到 2023 年達(dá)到 15 億美元，當(dāng)然 Teal Group 在報(bào)告中特別提到了 Google、Facebook 和 Amazon 等高科技巨頭給民用軍用無人機(jī)產(chǎn)業(yè)帶來的潛在的現(xiàn)在難以量化預(yù)判的顛覆性變化)。兩名學(xué)生負(fù)責(zé)查找資料，找出Kinect傳感器的使用方法以及其注意事項(xiàng)等相關(guān)事宜，兩名學(xué)生負(fù)責(zé)圖像處理這一塊的算法研究，兩名學(xué)生負(fù)責(zé)研究DTW算法，找出最優(yōu)匹配，一名學(xué)生負(fù)責(zé)無線數(shù)傳這一模塊，把獲得的手勢識別指令傳輸給無人機(jī)，實(shí)現(xiàn)對無人機(jī)的運(yùn)動控制。擺脫了以往鼠標(biāo)鍵盤以及遙控器對無人機(jī)的控制。 (2)研究Kinect傳感器的手勢識別達(dá)到最佳的圖像識別效果，控制算法的研究分析將其實(shí)現(xiàn)。三、研究基礎(chǔ)1. 與本項(xiàng)目有關(guān)的研究工作積累和已具備的條件研究工作積累 申請者的指導(dǎo)老師張國偉在移動機(jī)器人的研究方面積累了較為豐富的經(jīng)驗(yàn)。2. 尚缺少的條件和擬解決的途徑 缺乏相關(guān)的實(shí)驗(yàn)器件，包括Kinect傳感器，四旋翼無人機(jī)，單片機(jī)等。因此，研究Kinect傳感器對無人機(jī)的控制具有重大的社會意義和經(jīng)濟(jì)意義。是狼就要練好牙，是羊就要練好腿。拼一個(gè)春夏秋冬！贏一個(gè)無悔人生！早安！—————獻(xiàn)給所有努力的人.學(xué)習(xí)參考
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