一种基于图形矩的无人机地面移动目标追踪控制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于图形矩的无人机地面移动目标追踪控制方法，包括如下步骤S1.搭建硬件平台：包括四旋翼无人机及其搭载的光学传感器、惯性测量单元；S2.根据给定位置的参考图像的特征信息，通过图形矩测算四旋翼无人机在当前位姿捕获的图像的特征信息；S3.根据步骤S2中测算得到的图像的特征信息与参考图像的特征信息之间的误差，使用惯性测量单元获取的姿态信息，实现惯性系3D空间的映射；S4.使用IBVS方法设计控制器，保持图像的特征信息收敛于给定位置的参考图像的特征信息，即实现目标追踪任务。本发明专利技术的方法避免位置估计过程中传感器和估计算法导致的测量误差，以达到更高的控制精度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于图形矩的无人机地面移动目标追踪控制方法
本专利技术属于控制工程
，特别是实现无人机的移动目标追踪任务，具体涉及一种基于图形矩的无人机地面移动目标追踪控制方法。
技术介绍
无人机具有结构紧凑、价格低廉、体积小、质量轻的特点，有着广阔的军用和民用前景，是目前全球科技发展的热点话题。随着无人机的控制技术的发展，无人机的自主定位也就成为了无人机的关键技术之一。为了实现无人机的自主飞行，提高无人机完成任务的能力，自主定位对于无人机发展具有深远的意义。传统组合导航能在无人机大部分自主飞行任务中起到很好的作用，但在一些特定环境中，例如室内、山区等无法稳定、精确获取GPS信息的场景，则会导致传统组合导航系统的失效。同时，基于数值测算的无人机导航系统也并不能很好地完成复杂场景的识别、重建等复杂任务，传统的组合导航方法已经无法满足日益增长的需求，视觉技术已成为导航研究中不可缺少的元素。虽然无人机视觉导航领域已有较多的研究成果，但受应用环境和导航效果影响，依旧存在很多需要解决的关键问题。无论是从方法上区分为基于地面图形和基于自然环境的导本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于图形矩的无人机地面移动目标追踪控制方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：/nS1.搭建硬件平台：包括四旋翼无人机及其搭载的光学传感器、惯性测量单元；/nS2.根据给定位置的参考图像的特征信息，通过图形矩测算四旋翼无人机在当前位姿捕获的图像的特征信息；/nS3.根据步骤S2中测算得到的图像的特征信息与参考图像的特征信息之间的误差，使用惯性测量单元获取的姿态信息，实现惯性系3D空间的映射；/nS4.使用IBVS方法设计控制器，保持图像的特征信息收敛于给定位置的参考图像的特征信息，即实现目标追踪任务。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于图形矩的无人机地面移动目标追踪控制方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
S1.搭建硬件平台：包括四旋翼无人机及其搭载的光学传感器、惯性测量单元；
S2.根据给定位置的参考图像的特征信息，通过图形矩测算四旋翼无人机在当前位姿捕获的图像的特征信息；
S3.根据步骤S2中测算得到的图像的特征信息与参考图像的特征信息之间的误差，使用惯性测量单元获取的姿态信息，实现惯性系3D空间的映射；
S4.使用IBVS方法设计控制器，保持图像的特征信息收敛于给定位置的参考图像的特征信息，即实现目标追踪任务。


2.根据权利要求1所述的基于图形矩的无人机地面移动目标追踪控制方法，其特征在于，步骤S1中所述光学传感器采用针孔摄像头，其安装角度垂直于四旋翼无人机的机体，所述惯性测量单元的安装角度平行于所述四旋翼无人机的机体。


3.根据权利要求1所述的基于图形矩的无人机地面移动目标追踪控制方法，其特征在于，步骤S2的具体方法为：
定义惯性坐标系下x，y，z通道的状态量分别为λx，λy和λz，偏航通道为λψ，图像内第μ个点的位置坐标为(uμ，vμ)，当前图像二值化后的图像矩阵为I′(u，v)，取






其中：






α＝M02+M20
N为有效像素点的数量，α*，λ0为根据参考图像计算得到的常数，f为摄像头焦距，M02，M20，M11为图像的三个惯性矩，其定义为：











4.根据权利要求1所述的基...

【专利技术属性】
技术研发人员：解乃颖，余瑶，刘剑，孙佳，薛磊，
申请(专利权)人：南京云智控产业技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32