[发明专利]基于视觉的移动小车位姿镇定控制方法

摘要

本发明公开了一种基于视觉的移动小车位姿镇定控制方法，充分考虑小车的运动学模型和动力学模型以及摄像机模型，在起始位姿和期望位姿处通过摄像机分别获取初始图像和期望图像，并在运动过程中实时获取当前图像；然后利用拍摄到的图像间的对极几何关系和三线性约束关系，基于Epipolar geometry和1D trifocal tensor采用三步切换控制策略设计三个独立有序的运动学控制器；最后将运动学控制器的输出作为动力学控制器的输入利用反演方法设计一种动态切换控制律，使小车沿着最短路径快速镇定到期望位姿。本发明解决传统视觉伺服方法在位姿镇定控制时未考虑小车动力学特性以及伺服速度慢问题，更切合实际，能够使小车更快地镇定到期望位姿。

主权项

一种基于视觉的移动小车位姿镇定控制方法，其特征在于：包含以下步骤：1.1.构建基于视觉的移动小车运动学模型和动力学模型，摄像机模型；1.2.根据步骤1.1中的摄像机模型，建立摄像机在起始位姿、运动过程中所处的位姿和期望位姿处拍摄到的图像间的几何约束关系；所述的图像间的几何约束关系包括：两幅图像间对极几何关系和三幅图像间三线性约束关系，分别用Epipolar geometry模型和1D trifocal tensor模型表示，其中C1=(x1,z1,θ1)、C2=(x2,z2,θ2)和Cd=(0,0,0)分别为摄像机的初始位姿、当前位姿和期望位姿，e1d，e2d，ed1和e21为相应图像上的极点在图像平面x轴方向上的坐标，T1和T2为1阶张量；1.3.根据步骤1.1中的移动小车运动学模型和步骤1.2中的图像间的几何约束关系，采用切换控制策略设计数个独立有序的运动学控制器；1.4.根据步骤1.1中的移动小车动力学模型和步骤1.3中设计的运动学控制器，利用反演方法设计三个独立有序的动力学控制器，完成整个视觉控制器的设计。