多四旋翼无人机编队LiDAR系统的城市地形三维重建关键技术研究

基本信息
批准号:61503364
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:22.00
负责人:陈剑
学科分类:
依托单位:中国科学院合肥物质科学研究院
批准年份:2015
结题年份:2018
起止时间:2016-01-01 - 2018-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:周平,谭治英,孙鹏,王玉成,罗艳,方健,欧阳润华,朱昕毅
关键词:
三维重建传感器网络多机器人协作
结项摘要

The fast and precise 3D reconstruction of urban landscape has great application potentials in remote sensing and mapping, earthquake disaster rescue, military reconnaissance and urban planning. Due to measurement accuracy and range properties, the aerial Light Detection And Ranging (LiDAR) system is generally believed as the most effective technology in 3D urban landscape reconstruction. However, most LiDAR systems are built upon expensive equipment, which further complicates the data acquisition process and thus limits the application of LiDAR systems. In this proposal, we present a 3D urban landscape reconstruction method based on multiple 4-rotor UAVs mounting aerial LiDAR systems. The UAVs form a highly efficient formation for laser scanning of urban landscape to acquire LiDAR point cloud data. A streaming framework is then incorporated for seamless landscape reconstruction. The proposal focuses on three major research topics: the research on three basic flying motions for 4-rotor UAV control, incluing attitude control, hover flying and path following, and the investigation on synthesizing the three basic motions to obtain an organization approach of a complex flying motion; the research on a decentralized cooperation method utilizing an optimal formation parameter set, for achieving multiple UAVs autonomous formation flight; the research on the classification and segmentation methods of the LiDAR point cloud, and the incorporation of a data streaming framework for fast and precise seamless reconstruction of urban landscape. The proposal synthesizes the most advanced researches in UAV control, formation flight and sensor fusion areas. The research results will provide new approaches and solutions for remote sensing and mapping, earthquake disaster rescue, military reconnaissance and urban planning.

城市地形的快速精确三维重建,在遥感测绘、抗震救灾、军事侦察和城市规划中有巨大应用价值。空载轻质探测测距(LiDAR)系统,因测量精度高、范围广、速度快,是最有效的城市地形三维重建技术方法。然而一般LiDAR 系统设备成本昂贵、数据获取难度大,限制了其应用范围。本课题提出采用多个装载小型LiDAR 系统的四旋翼无人机,以高效巡航编队扫描城市地形,同步获取LiDAR 数据进行无缝拼接以快速精确重建三维城市地形:探索实现四旋翼无人机姿态控制、悬停操控和路径跟踪基本飞控动作,组合实现无人机复杂飞控动作;采用分布式协同控制方法,确定优化协动位姿参数,实现多无人机自主巡航编队;研究LiDAR 数据流的分类分割和无缝拼接方法,快速精确重建三维城市地形。本课题融合了无人机控制、编队飞行、信息融合等前沿研究领域,研究成果将为遥感测绘、抗震救灾和城市规划提供一种新的思路和方法。

项目摘要

面向遥感测绘、抗震救灾、军事侦察和城市规划应用需求,开展基于多四旋翼无人机搭载小型 LiDAR 系统的城市地形三维重建实现方法项目研究。迄今,通过研究复杂环境下四旋翼无人机基本飞控动作实现方法,实现了四旋翼无人机复杂飞行控制;通过研究多无人单元自主编队控制,实现多无人单元系统的自主高效编队;完成了LiDAR 数据获取、拼接和配准、数据滤波,开发快速精确的室外复杂环境三维重建方法;设计并搭建了无人机LiDAR系统实验平台,实现基于 LiDAR 点云数据的城市地形三维重建。.项目主要研究成果如下:(1)提交课题研究报告一份;(2)搭建基于LiDAR系统的无人机系统两套;(3)在国内外期刊、会议发表高水平论文 5 篇; (4)申请发明专利 7 项;(5)培养中国科学技术大学博士研究生1名,硕士研究生3名。.项目研究成果已应用在多传感融合无人车自主定位、光伏商用系统三维环境重建等,给企业带来一定的经济效益;同时,课题组对项目研究成果在市场化应用方面进行了相关调研,预计项目成果在激光检测、安防巡检、城市规划领域有规模化应用前景。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

路基土水分传感器室内标定方法与影响因素分析

路基土水分传感器室内标定方法与影响因素分析

DOI:10.14188/j.1671-8844.2019-03-007
发表时间:2019
2

跨社交网络用户对齐技术综述

跨社交网络用户对齐技术综述

DOI:10.12198/j.issn.1673 − 159X.3895
发表时间:2021
3

基于SSVEP 直接脑控机器人方向和速度研究

基于SSVEP 直接脑控机器人方向和速度研究

DOI:10.16383/j.aas.2016.c150880
发表时间:2016
4

基于多模态信息特征融合的犯罪预测算法研究

基于多模态信息特征融合的犯罪预测算法研究

DOI:
发表时间:2018
5

城市轨道交通车站火灾情况下客流疏散能力评价

城市轨道交通车站火灾情况下客流疏散能力评价

DOI:
发表时间:2015

陈剑的其他基金

批准号:69004008
批准年份:1990
资助金额:2.50
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81773885
批准年份:2017
资助金额:55.00
项目类别:面上项目
批准号:61433013
批准年份:2014
资助金额:365.00
项目类别:重点项目
批准号:51208149
批准年份:2012
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51705250
批准年份:2017
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:69374021
批准年份:1993
资助金额:7.00
项目类别:面上项目
批准号:61401392
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51478146
批准年份:2014
资助金额:79.00
项目类别:面上项目
批准号:81401821
批准年份:2014
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:50575063
批准年份:2005
资助金额:22.00
项目类别:面上项目
批准号:40901005
批准年份:2009
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81573058
批准年份:2015
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:81071758
批准年份:2010
资助金额:32.00
项目类别:面上项目
批准号:11226303
批准年份:2012
资助金额:3.00
项目类别:数学天元基金项目
批准号:11501106
批准年份:2015
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61301159
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30801338
批准年份:2008
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:69674037
批准年份:1996
资助金额:10.00
项目类别:面上项目
批准号:20906056
批准年份:2009
资助金额:9.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:70071015
批准年份:2000
资助金额:12.00
项目类别:面上项目
批准号:20676131
批准年份:2006
资助金额:8.00
项目类别:面上项目
批准号:41571012
批准年份:2015
资助金额:70.00
项目类别:面上项目
批准号:71463019
批准年份:2014
资助金额:36.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:30872808
批准年份:2008
资助金额:30.00
项目类别:面上项目
批准号:30070219
批准年份:2000
资助金额:20.00
项目类别:面上项目
批准号:81001406
批准年份:2010
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30600028
批准年份:2006
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:71232007
批准年份:2012
资助金额:252.00
项目类别:重点项目
批准号:61402096
批准年份:2014
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31901784
批准年份:2019
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21102058
批准年份:2011
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目

相似国自然基金

1

多旋翼无人机机载智能安全监控关键技术研究

批准号:61601280
批准年份:2016
负责人:王斌
学科分类:F0117
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
2

多旋翼民用无人机拦截机理及关键技术研究

批准号:61763018
批准年份:2017
负责人:樊宽刚
学科分类:F0301
资助金额:36.00
项目类别:地区科学基金项目
3

旋翼式无人机编队大机动抗风扰鲁棒控制

批准号:61873012
批准年份:2018
负责人:刘昊
学科分类:F0301
资助金额:63.00
项目类别:面上项目
4

基于小型多旋翼飞行器的网络化多无人机编队飞行控制方法研究

批准号:61603113
批准年份:2016
负责人:李湛
学科分类:F0301
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目