张博翰 蔡志浩 王英勋

(北京航空航天大学 无人驾驶飞行器设计研究所，北京100191)

电动VTOL(Vertical Take-Off and Landing)飞行器在建筑物内部、城区、丛林等复杂环境中执行侦查、监视等任务时，其飞行控制面临着一些新的问题.首先，这类无人机的导航要更加智能化，无人机需要对周围环境一定程度的认知，当障碍物不存在时应能够预先形成比较理想的飞行轨迹控制飞行.其次，这类无人机必须具备检测和躲避未知障碍物的能力［1］.传统的由惯性测量单元和GPS(Global Position System)组成的导航系统显然无法满足要求.

美国麻省理工学院的Abraham Bachrach等［2］采用激光测距仪和双目视觉相结合，选取常规布局的四旋翼飞行器为验证平台，在简单的室内环境下进行了无人机自主飞行的验证.此外，美国爱荷华州立大学航空机器人实验室［3］采用单个摄像头，以普通旋翼直升机为飞行平台，实现了室内的视觉导航、测距以及飞行姿态估计.

本文在双目立体视觉的基础上研究了无人机在走廊中的横向位置坐标定位、检测未知环境中的障碍物并生成避障导航点的方法.

1 系统硬件构成

1.1 飞行器平台

研究基于图1所示的飞行器平台，其宽度为99 cm，纵向桨距为 46.9 cm，全机长度 65.7 cm.它将飞翼机身与4个可倾转的旋翼相结合，是一种靠电力驱动的、能垂直起降和高速前飞的、多旋翼式飞行器.与常规布局的旋翼式飞行器相比，其结构更为紧凑，且可以产生更大的升力，特别适合在建筑物内部、城区以及丛林中执行监视、侦查……