[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

摘要

本发明属于无人机飞行控制与机器视觉交叉融合的技术领域，具体涉及一种无人机机动目标定位跟踪中的视觉伺服控制方法。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，根据目标的成像序列，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。本发明仅需使用单一固定相机对目标成像，通过控制无人机位姿，实现对机动目标的高精度连续定位跟踪，该方法无需跟踪云台和激光测距设备，有效地降低了载荷的体积和成本，提高了侦察的隐蔽性。

主权项

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。