一种基于视觉传感的仿生分段复合末制导方法技术

本发明专利技术涉及一种基于视觉传感的仿生分段复合末制导方法，属于制导技术领域。本发明专利技术仿照蜻蜓追踪果蝇时的迎击转尾追的分段追踪策略，在制导初段运用控制目标视差角的滑模制导律来快速调整飞行器飞行方向，使飞行器快速进入尾追状态，制导末段则运用焦点位于无限远的运动伪装制导律导引飞行器追踪目标，初末段之间的过渡段则运用了二阶平滑交接律。本发明专利技术的末制导方法能使依靠视觉传感器探测目标的微小型飞行器在迎击拦截快速运动目标时，相比传统制导方法需用过载更小，目标更趋近于视觉探测器视场中心，保证目标在制导过程中难以逃逸出视觉探测器视场。

A bionic segmented composite terminal guidance method based on visual sensing

The invention relates to a bionic piecewise composite terminal guidance method based on visual sensing, which belongs to the guidance technical field. The invention imitates the segmented tracking strategy of the dragonfly in the course of attacking, turning and tail pursuit, and uses the sliding mode guidance law which controls the parallax angle of the target to adjust the flight direction of the aircraft rapidly in the initial stage of guidance, so as to make the aircraft enter the tail pursuit state rapidly, and uses the motion camouflage guidance law which focuses on the infinite distance to guide the aircraft in the final stage of guidance. Tracking the target, the transition between the beginning and the last segment uses the two step slip transition law. The terminal guidance method of the invention can make the micro-aircraft which rely on the vision sensor to detect the target need less overload than the traditional guidance method, and the target is closer to the center of the visual detector field of view, so that the target can not escape the visual detector field of view in the guidance process.

【技术实现步骤摘要】
一种基于视觉传感的仿生分段复合末制导方法
本专利技术涉及一种基于视觉传感的仿生分段复合末制导方法，属于制导

技术介绍
美国生物学家在(MischiatiM,LinHT,HeroldP,etal.Internalmodelsdirectdragonflyinterceptionsteering[J].Nature,2015,517(7534):333-338.)一文中用高速摄像机研究了蜻蜓捕食果蝇的追踪原理，并且指出蜻蜓在捕捉果蝇的过程中，不管初始状态如何，在追踪初段，蜻蜓都会调整自身飞行姿态，使自身快速进入尾追果蝇的状态，而在追踪末段，蜻蜓会运用一种名为“运动伪装”的追踪策略去追踪果蝇。“运动伪装”追踪策略是澳大利亚生物学家在(SrinivasanMV,DaveyM.Strategiesforactivecamouflageofmotion[J].ProceedingsoftheRoyalSocietyofLondonB:BiologicalSciences,1995,259(1354):19-25.)一文中所提出的飞行昆虫的一种隐蔽追踪策略,即飞行昆虫在追踪目标时为了隐蔽本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于视觉传感的仿生分段复合末制导方法，其特征在于：包括以下步骤：第一步：建立飞行器与目标的相对运动方程；飞行器与目标的相对运动方程表示为：

【技术特征摘要】
1.一种基于视觉传感的仿生分段复合末制导方法，其特征在于：包括以下步骤：第一步：建立飞行器与目标的相对运动方程；飞行器与目标的相对运动方程表示为：其中，r为飞行器与目标之间的距离；vm和vt分别为飞行器和目标的速度；θm和θt分别为飞行器和目标的速度方向角；q为弹目视线角；目标前置角ηt和视差角ηm表示为：若目标前置角的绝对值|ηt|大于等于90°，则飞行器当前处于迎击目标状态，|ηt|小于90°，则飞行器当前处于尾追目标状态；第二步：初段制导律设计；制导律初段的功能是使飞行器由迎击转为尾追的运动状态，并且在此过程中要尽可能让目标保持在视觉传感器的视场中，因此运用滑模原理设计利李雅普洛夫函数为：对式(3)进行求导得：在式(4)中令：其中k＞0，k为制导系数，又有ηm＝q-θm，其中am为飞行器法向加速度，式(5)经过变换得到：此时则得到初段制导律为：其中g为重力加速度；第三步：基于“运动伪装”的末段制导律设计；设计末段制导律时，采用焦点位于无限远时的“运动伪装”仿生制导律；M为微小型飞行器，并且初始位于M0；T为目标，并且初始位于T0；q0为初始弹目视线角；M0T0为伪装线，于是飞行器偏离伪装线的程度用直线MT和伪装线的夹角表示为：er＝q-q0(9)其中，er为误差角；设计焦点位于无限远的运动伪装追踪律就相当于设计闭环的控制律，通过控制飞行器速度方向，使得误差角er趋于0；选用PID控制律，即：其...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄伟林，王正杰，张之得，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京,11