1、四旋翼飛行器機身結構輕巧，具有靈活的機動性能，可實現(xiàn)垂直起降、自由懸停，十分適合在近地面環(huán)境中完成監(jiān)控偵查等任務。由于四旋翼飛行器載荷有限，通常只能利用單目攝像頭來完成環(huán)境信息采集。為保證利用圖像拼接方法所獲得的全景視圖具有完整性和一致性，就要求飛行器能夠按照設定路線導航并定點采集圖像。
　　為保證飛行器能夠具有自主飛行控制和環(huán)境感知能力，本文首先完成了四旋翼飛行器實驗平臺的構建，并開發(fā)了配套軟件系統(tǒng)。飛行器上搭載了機載計算機，可

2、完成聲納、光流、慣導單元以及視覺傳感器數(shù)據(jù)的在線采集及處理工作。通過集成聲納的光流模塊可為飛行器實時提供高度和速度信息，同時防抖攝像頭保證飛行器在運動中依然能獲得清晰圖像，無線通信模塊則保證傳感器數(shù)據(jù)能實時提供給地面工作站。開發(fā)的上位機和地面站軟件系統(tǒng)不僅能實現(xiàn)飛行器-上位機-地面站三者之間的相互通信，還能完成地面站對飛行器的自主控制。
　　自主懸停是四旋翼飛行器自主飛行控制的基礎。在不依靠GPS定位或輔助定位標志的情況下，飛行器

3、無法獲得機體相對地面的位置。借助聲納光流傳感器可直接獲得精確的高度與速度信息，因此采用基于PID的高度控制器和速度控制器可實現(xiàn)飛行器自主懸停。為使飛行器具備按設定路線導航的能力，需要實時計算飛行器相對于地面的位置信息。飛行器的位移可通過對速度積分求得，位移累加后得到機體相對地面位置。本文設計了一種串級PID控制器，將位置控制器輸出作為速度控制器期望值，再通過速度控制飛行速到達期望位置。
　　為構建全景視圖，需將飛行器采集的圖像序列

4、進行拼接。由于ORB(Oriented FASTand Rotated BRIEF)特征具有旋轉尺度不變性，特征提取耗時短，研究中使用基于ORB特征點的圖像配準方法得到圖像之間的變換矩陣。為了消除多幅圖像拼接時存在的累計誤差，使用捆綁調整法對圖像變換矩陣進行優(yōu)化。最后使用多頻段圖像融合方法消除圖像重疊區(qū)域的接縫和重影現(xiàn)象。實驗結果表明，在采集的原始圖像存在旋轉、縮放、光照變化的情況下，本文所提方法仍能有效構建出無錯位且無拼接痕跡的全景視