[發明專利]一種光電跟蹤系統視覺測量時滯補償方法

有效

• 申請號: 201910361221.4
• 申請日: 2019-04-30
• 公開（公告）號: CN110109343B
• 公開（公告）日: 2021-09-10
• 發明（設計）人: 楊俊;劉向陽;冒建亮;李世華
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G05B11/42
• 分類號: G05B11/42
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 許小莉

1.一種光電跟蹤系統視覺測量時滯補償方法，其特征在于包括如下步驟：

步驟1，在兩軸慣性穩定平臺的俯仰內框上安裝相機，并將相機與上位機連接，構成光電跟蹤系統；相機實時拍攝跟蹤目標，上位機根據相機拍攝的圖像提取跟蹤目標的脫靶量，兩軸慣性穩定平臺根據脫靶量產生系統的控制輸入；

步驟2，選取跟蹤目標的脫靶量作為系統的狀態，建立考慮視覺測量時滯和運動學不確定性的系統離散時間狀態空間模型如：

其中，X(k)表示系統狀態，U(k)表示復合控制器，Δ(k)表示系統的運動學不確定性，Y(k)表示系統的測量輸出，d表示視覺測量時滯，B表示控制輸入矩陣，k代表第k時刻；

步驟3，定義H(k)＝Δ(k+1)-Δ(k)為系統運動學不確定性的差分，根據步驟2建立的離散時間狀態空間模型，構建改進型廣義比例積分觀測器為：

其中，Z₁(k)、Z₂(k)和Z₃(k)表示觀測器的狀態，分別是X(k-d)、Δ(k-d)和H(k-d)的估計值，L₁、L₂和L₃表示觀測器增益；

步驟4，根據步驟3中的估計值Z₁(k)、Z₂(k)、Z₃(k)和步驟2中的離散時間狀態空間模型，計算出系統當前時刻狀態的預測值和運動學不確定性的預測值

步驟5，根據步驟4得到的預測值和基于反饋線性化算法設計復合控制器K表示控制器參數。

2.根據權利要求1所述一種光電跟蹤系統視覺測量時滯補償方法，其特征在于所述步驟2中的離散時間狀態空間模型中的X(k)、U(k)、Δ(k)和Y(k)分別表示為：

其中，x₁(k)和x₂(k)分別表示跟蹤目標脫靶量在偏航方向和俯仰方向上的分量，u₁(k)和u₂(k)分別表示相機的俯仰角速度和偏航角速度，Δ₁(k)和Δ₂(k)分別表示系統在偏航方向和俯仰方向的運動學不確定性，y₁(k)和y₂(k)分別表示跟蹤目標脫靶量在偏航方向和俯仰方向上分量的測量值。

3.根據權利要求1所述一種光電跟蹤系統視覺測量時滯補償方法，其特征在于所述步驟2中的離散時間狀態空間模型中控制輸入矩陣B為：

其中，T表示系統離散化的采樣周期，λ表示相機的焦距，m表示比值：一米/像素點的邊長。

4.根據權利要求1所述一種光電跟蹤系統視覺測量時滯補償方法，其特征在于所述步驟3中運動學不確定性差分H(k)和觀測器中Z₁(k)、Z₂(k)及Z₃(k)分別表示為：

其中，h₁(k)和h₂(k)分別表示偏航方向和俯仰方向不確定性的差分，z₁₁(k)和z₁₂(k)分別表示狀態變量x₁(k-d)和x₂(k-d)的估計值，z₂₁(k)和z₂₂(k)分別表示不確定性Δ₁(k-d)和Δ₂(k-d)的估計值，z₃₁(k)和z₃₂(k)分別表示不確定性差分h₁(k-d)和h₂(k-d)的估計值。