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基于视觉信息引导的舰载无人机精确着舰技术研究

吴赛飞  
【摘要】:舰载无人机因其作战灵活、自主性强等优点,已成为现代海军追求“非接触”和“零伤亡”的理想武器。因此引导舰载无人机精确安全着舰一直是各国研究的重点。针对舰载无人机精确着舰的要求,本文对基于视觉信息引导的舰载无人机着舰技术进行了研究。首先,根据舰载无人机着舰的特点和导航系统的要求,设计了一套视觉着舰导航系统,并对该系统的原理、工作流程、跟踪控制和位置解算进行分析,设计了基于红外视觉的导航系统位置标定方法,并对标定好的系统进行了测试。其次,为了进一步精确获取舰载无人机的位置,选择了Adaboost算法对无人机目标进行检测识别,根据实际检测的情况选取无人机矩形特征并采用积分图简化特征值的计算,通过权值更新和非对称学习对Adaboost算法进行了改进,通过无人机正负样本训练级联分类器,实现了对无人机目标精确检测。再次,为了控制舰载无人机沿着期望的下滑航迹着舰,分别采用总能量控制和L1非线性控制方法对舰载机纵侧向着舰引导控制律进行设计,并通过半物理仿真对设计的着舰引导控制律进行了仿真验证。最后,进行了外场飞行试验,对设计的视觉着舰导航系统及着舰引导控制律进行了验证。试验结果表明,所设计的视觉导航系统具有较高的位置解算精度,基于总能量控制和L1非线性控制的着舰引导控制律可实现舰载无人机的精确航迹跟踪飞行和移动平台定点降落,跟踪误差在允许范围内。研究成果对舰载无人机视觉引导着舰技术的工程化实现具有重要的参考价值。


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