[發明專利]一種基于主從式編隊的水面目標檢測與跟蹤控制方法

有效

• 申請號: 202110329226.6
• 申請日: 2021-03-27
• 公開（公告）號: CN113064434B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發明（設計）人: 王銀濤;閆崢;張冰;韓正卿;嚴衛生;崔榮鑫;張守旭;李宏;王崇武
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02;G05D1/12
• 代理公司: 西安凱多思知識產權代理事務所(普通合伙) 61290
• 代理人: 劉新瓊

本發明公開了一種基于主從式編隊的水面目標檢測與跟蹤控制方法，將雙目視覺攝像機分別固定在兩個主USV上，采用三角測距法獲得目標USV和主USV的實時距離。主USV上安裝的GPS系統可獲得實時定位信息，而目標USV上裝有航向、航速、航向角速度傳感器，利用主USV和目標USV安裝的通訊設備進行交互。當目標USV接收到主USV的測距信息和位置坐標后完成定位處理將結果通過通訊設備發送給兩個主USV，兩個主USV以目標USV為領航者一起編隊運動，并保持與目標USV之間的距離均等于最小安全距離，且兩個主USV與目標USV連線之間的夾角為90°。本發明能夠優化水面目標USV定位的性能，大大降低光照變化、能見度等外界因素對目標USV定位精確度的影響，提高對水面目標USV檢測和跟蹤的精度。

技術領域

本發明屬于目標跟蹤技術領域，具體涉及一種水面目標檢測與跟蹤控制方法。

背景技術

USV(Unmanned Surface Vehicle)作為一種水面自主運載工具，可以在危險的海洋環境中完成多種復雜任務的優勢正受到廣泛的運用，常用于實現水面目標的檢測與跟蹤。常用的檢測設備有雷達、紅外傳感器、光視覺等。其中，視覺技術獲得的目標和環境等區域更直觀、細節等信息更詳細，有利于識別和后續處理。

由于單個無人船利用雙目視覺獲取的信息來源單一，容易受光照變化、能見度、目標遮擋以及風浪導致的圖像抖動等因素的影響，產生觀測誤差而導致跟蹤精度的降低。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明提供了一種基于主從式編隊的水面目標檢測與跟蹤控制方法，將雙目視覺攝像機分別固定在兩個從USV上，采用三角測距法獲得目標USV和從USV的實時距離。從USV上安裝的GPS系統可獲得實時定位信息，而目標USV上裝有航向、航速、航向角速度傳感器，利用從USV和目標USV安裝的通訊設備進行交互。當目標USV接收到從USV的測距信息和位置坐標后完成定位處理將結果通過通訊設備發送給兩個從USV，兩個從USV以目標USV為領航者一起編隊運動，并保持與目標USV之間的距離均等于最小安全距離，且兩個從USV與目標USV連線之間的夾角為90°。本發明能夠優化水面目標USV定位的性能，大大降低光照變化、能見度等外界因素對目標USV定位精確度的影響，提高對水面目標USV檢測和跟蹤的精度。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案包括如下步驟：

步驟1：所述主從式編隊包括兩個從USV和一個目標USV，兩個從USV分別為USV1和USV2；在兩個從USV和目標USV入水之前，對兩個從USV和目標USV進行時鐘同步；

步驟2：將兩個從USV與目標USV放入水中；

兩個從USV與目標USV的初始廣義位置向量分別定義為：

X_n1(0)＝(x_n1(0) y_n1(0) ψ_n1(0))^T

X_n2(0)＝(x_n2(0) y_n2(0) ψ_n2(0))^T

X(0)＝(x(0) y(0) ψ(0))^T