【技术实现步骤摘要】
一种基于主从式编队的水面目标检测与跟踪控制方法
本专利技术属于目标跟踪
，具体涉及一种水面目标检测与跟踪控制方法。
技术介绍
USV(UnmannedSurfaceVehicle)作为一种水面自主运载工具，可以在危险的海洋环境中完成多种复杂任务的优势正受到广泛的运用，常用于实现水面目标的检测与跟踪。常用的检测设备有雷达、红外传感器、光视觉等。其中，视觉技术获得的目标和环境等区域更直观、细节等信息更详细，有利于识别和后续处理。由于单个无人船利用双目视觉获取的信息来源单一，容易受光照变化、能见度、目标遮挡以及风浪导致的图像抖动等因素的影响，产生观测误差而导致跟踪精度的降低。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于主从式编队的水面目标检测与跟踪控制方法，将双目视觉摄像机分别固定在两个主USV上，采用三角测距法获得目标USV和主USV的实时距离。主USV上安装的GPS系统可获得实时定位信息，而目标USV上装有航向、航速、航向角速度传感器，利用主USV和目标USV安装的通讯设备...
【技术保护点】
1.一种基于主从式编队的水面目标检测与跟踪控制方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1：所述主从式编队包括两个主USV和一个目标USV，两个主USV分别为USV1和USV2；在两个主USV和目标USV入水之前，对两个主USV和目标USV进行时钟同步；/n步骤2：将两个主USV与目标USV放入水中；/n两个主USV与目标USV的初始广义位置向量分别定义为：/nX
【技术特征摘要】
1.一种基于主从式编队的水面目标检测与跟踪控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：所述主从式编队包括两个主USV和一个目标USV，两个主USV分别为USV1和USV2；在两个主USV和目标USV入水之前，对两个主USV和目标USV进行时钟同步；
步骤2：将两个主USV与目标USV放入水中；
两个主USV与目标USV的初始广义位置向量分别定义为：
Xn1(0)＝(xn1(0)yn1(0)ψn1(0))T
Xn2(0)＝(xn2(0)yn2(0)ψn2(0))T
X(0)＝(x(0)y(0)ψ(0))T
其中，Xn1(0)和Xn2(0)分别为USV1和USV2的初始广义位置向量，X(0)为目标USV的初始广义位置向量；(xn1(0)yn1(0))和(xn2(0)yn2(0))分别为USV1和USV2在水平面内的位置，(x(0)y(0))为目标USV在水平面内的位置，三个USV的位置都由安装在自身的GPS测量得到；ψn1(0)和ψn2(0)分别表示USV1和USV2的初始航向角，ψ(0)表示目标USV的初始航向角，三个初始航向角都由安装在自身的航向传感器测量得到；
步骤3：定义目标USV的状态向量X＝(xyψ)T，设定目标USV的扩展卡尔曼滤波器的滤波初值状态估计误差协方差矩阵的初值为P(0|0)＝采样周期为T；
步骤4：目标USV开始在水面航行；
步骤5：在第k个采样时刻，装在USV1和USV2上的双目摄像头分别测量出目标USV的相对方位信息，并分别将自身的位置信息(xn1(k)yn1(k))、(xn2(k)yn2(k))发送给目标USV；同时，目标USV上安装的速度传感器、航向传感器和航向角速度传感器分别测量出目标USV在k时刻的航速V(k)、航向ψ(k)和航向角速度ω(k)，目标USV的测量噪声协方差矩阵为分别为航速V(k)、航向ψ(k)和航向角速度ω(k)的噪声方差；
步骤6：利用卡尔曼滤波器对目标USV状态进行预测；
步骤6-1：利用式(1)计算目标USV在k时刻的状态预测值：
其中，表示目标USV在k-1时刻的状态预测值；
步骤6-2：利用式(2)计算目标USV在k时刻状态误差协方差矩阵的预测值：
其中
P(k-1|k-1)表示目标USV在k-1时刻状态误差协方差矩阵的预测值；
步骤7：USV1和USV2上的双目摄像头通过目标USV在左右摄像头中成像的视差进...
【专利技术属性】
技术研发人员：王银涛，闫峥，张冰，韩正卿，严卫生，崔荣鑫，张守旭，李宏，王崇武，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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