[发明专利]一种无人机机动目标定位跟踪中的视觉伺服控制方法

权利要求书

1.一种无人机机动目标定位跟踪中的视觉伺服控制方法，其特征在于，所述方法应用无人机进行视觉伺服控制，将目标锁定在摄像机视场之中；

所述方法建立大地坐标系、机体坐标系、摄像机坐标系、图像坐标系、机体大地过渡坐标系，通过上述建立的坐标系之间的关系，进行目标的定位及目标跟踪的姿态角给定值和航线跟踪的姿态角给定值的计算，完成视觉伺服控制；

所述方法包括以下步骤：

A)确定无人机上定位装置、惯性测量单元及摄像机的设备状态及设备参数，所述摄像机的设备参数包括摄像机内参数及安装角度，根据摄像机内参数及安装角度确定光轴指向，由各坐标系间相互关系确定光轴与地面交点在无人机机体坐标系上的位置表示；

B)根据摄像机的侦察成像，选择目标点，确定目标点在摄像机坐标系中的坐标位置，再结合摄像机的设备参数得出目标点在地球模型上的定位位置；

C)根据定位结果，结合无人机的飞行信息，得到目标点当前的运动状态，并预估目标点下一刻的位置；

D)将图像中心作为目标点的期望位置，根据误差计算出目标跟踪的姿态角给定值；

E)由无人机航迹中飞机期望位置和飞机当前位置的误差，根据横侧向控制律和纵向控制律分别求出航线跟踪的姿态角给定值，根据目标跟踪的姿态角给定值及航线跟踪的姿态角给定值，得到各姿态角总给定值，以此伺服控制无人机的相关舵面，实现目标定位跟踪过程中稳定裕度最大化的视觉伺服控制。

2.根据权利要求1所述的一种无人机机动目标定位跟踪中的视觉伺服控制方法，其特征在于，所述大地坐标系{G}：以无人机开始进行目标定位跟踪时刻，重心在地面的投影作为全局固定不变的大地坐标系原点，X轴平行于经线，Y轴平行于纬线，Z轴垂直于XOY平面指向地心；

机体坐标系{B}：以无人机重心为原点，固连在无人机上，X轴在无人机对称平面内平行于设计轴线指向机头，Y轴垂直于无人机对称平面指向机体右侧，Z轴在对称平面内垂直于X轴指向机身下方；

摄像机坐标系{C}：以摄像机光心为原点，X轴与Y轴分别平行于图像的纵向和横向直线，Z轴为摄像机光轴，与图像平面垂直；定义摄像机光轴与{B}的XOY平面夹角为高低角α，光轴在平面之上为正；光轴与{B}的XOZ平面夹角为方位角β，光轴在平面右侧为正；

图像坐标系{I}：以图像左上角点为原点二维坐标系，X轴平行于图像最左侧纵向像素连线，Y轴平行于横向像素连线，坐标值x和y分别表示像素的行数和列数；

机体大地过渡坐标系{GB}：以无人机重心为原点，X、Y、Z各

轴平行于大地坐标系{G}。