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【DJI开发者大赛】道路精准巡航控制—北航之星

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Hello! 大家好,我们是来自北京航空航天大学的“北航之星”队,很高兴和大家在这里分享我们团队基于大疆MoileSDK开发手机APP的乐趣。

【1. 创意说明】
传统的交通监控与管理手段主要依赖于固定摄像头,监控范围受限于现有监测设备的布置情况。随着无人机技术的逐渐成熟,无人机的高空大视角、机动灵活等特点,使得利用无人机进行道路交通监控具有重要意义:(1)大范围道路航拍图像实时传输,便于交通管理部门更宏观的了解道路交通运行状况;(2)及时勘察道路突发事件现场,方便交通管理部门部署交通管制方案。
基于上述考虑,我们团队开发了一款控制无人机实现智能化自主道路巡航的APP ——“道路精准巡航控制”。
现有的道路巡航无人机的控制方式主要是操作人员通过规划航点,然后控制无人机沿道路上空航拍。该类控制方式的不足点在于,无人机无智能感知能力,飞行路线完全由航点决定且受风力影响,最终的飞行航线会呈曲线形,拍摄到的道路画面中道路会晃动,不利于监测人员查看以及实时图像处理。本APP中开发的自主道路巡航功能,通过分析航拍图像实时检测道路,进而控制无人机沿道路区域的正上方飞行,实现无人机航拍画面中的道路始终处于图像的中央且不抖动,在3轴稳定云台机械增稳的基础上,实现了航拍图像的智能化增稳。

【2. APP主要功能】
无人机图像数据实时解码 ,道路识别,无人机道路巡航自主控制。

【3. APP核心设计思路】
APP整体功能的实现分为两个主要模块:道路区域识别与飞行器精准控制

(1)道路区域识别
主要步骤如下:
1) 解码H264视频流,并转换为RGB格式图像
2) 图像颜色空间转换:RGB-->HSV
3) 提取HSV图像的H通道灰度图,基于颜色特征识别特定颜色区域,并进行形态学处理
4) 利用二值化图像提取道路区域
5) 确定预瞄线上道路区域中点B
6) 计算图像中心点A与B点的横坐标偏差值,作为偏航控制量反馈给飞行器
算法流程图如下:
道路识别算法流程图.jpg

(2)无人机控制
本方案应用预瞄跟随理论和PID控制算法对无人机进行精确控制。为简化控制,只研究飞行器俯仰和偏航两个维度的控制,俯仰(Forward)作定速控制,偏航转角基于道路识别模块返回的横向位移差值来进行PID闭环控制,偏航控制器的具体实现如下:
公式.jpg
式中,pk为比例系数,dd为微分系数,参数值的具体选定由试验标定得到,e为横向位移差值,last_aimyaw为上次偏航控制器的输出。

控制流程图如下:

123.jpg

【4. APP界面】

           第一步:选择飞机类
1.jpg
         第二步:选择操作模式
2.jpg
         第三步:执行巡航控制
         1、输入指定高度
         2、one key fly 起飞
         3、altitude 达到指定高度
         4、angleset 云台设置角度
         5、go 智能巡航
         6、finish 巡航结束、返航
3.jpg

    【5. APP Demo视频链接】





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3Dpic   2015-9-12 2#
很好的APP,飞控的精度怎么样(也就是说误差是多少)?
楼主   2015-9-13 3#
3Dpic 发表于 2015-9-12 16:28
很好的APP,飞控的精度怎么样(也就是说误差是多少)?
我们是在一条草地的小路上进行测试的,飞的比较慢,道路基本处于图像的中央。APP基本达到了当初设想的功能,但是图像H264解码这里做的不好,读一帧的时间需要1秒钟,所以飞机飞得比较慢,飞行误差没有进行更深入的分析。
1594353456   2015-9-17 4#
赞赞赞!!!!!!!!
楼主   2015-9-17 5#
1594353456 发表于 2015-9-17 01:00
赞赞赞!!!!!!!!
谢谢!
237934755   2016-2-26 6#
请问楼主你们这个app是不是在ios平台上的?
237934755   2016-5-30 7#
楼主,我想请问你们h264解码到rgb是怎么解码的?我在_renderYUVFrame取帧,速度很慢,请问你们是怎么组帧的?能不能给个联系方式交流一下,谢谢
djiuser_X8VxA3h   2017-10-2 8#
想請問一下樓主是操縱飛機的app的細節?能否給聯繫方式,謝謝。我的WeChat id是nyycrazymonkey
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