[发明专利]一种基于视觉导引的飞行器捕控跟踪系统

说明书

一种基于视觉导引的飞行器捕控跟踪系统，涉及航空航天飞行器中跟踪控制与机器视觉的交叉技术，能够快速、高效、稳定的实现飞行器的捕控跟踪。该系统包括FPGA‑1和FPGA‑2两个控制芯片，其中FPGA‑1用于飞行器的飞行姿态控制，FPGA‑2用于对摄像头拍摄的图像进行目标识别，并将目标的位置信息传递给FPGA‑1，从而使FPGA‑1调整飞行器姿态始终朝向目标飞行。主要用于飞行器捕控跟踪。

技术领域

本发明涉及航空航天飞行器中跟踪控制与机器视觉的交叉技术领域，尤其涉及一种基于视觉导引的飞行器捕控跟踪系统。

背景技术

1.目前同类技术应用的现状及缺陷：

随着航空航天技术的不断发展，不同种类的飞行器产品在军用和民用领域得到了越来越广泛的应用，其中目标捕捉跟踪作为飞行器的一项重要应用功能在军用打击目标和民用飞行拍摄等具有广阔的应用市场。目前，对于特定目标的跟踪捕捉方式主要通过雷达捕捉或者人工操作，前者功耗较大，价格昂贵；后者跟踪较慢，稳定性差。机器视觉技术的出现，在一定程度上解决了这些问题。

2.本专利针对同类现有技术或产品要解决的问题：

目前，机器视觉的应用主要集中于机器人系统与无人驾驶领域，飞行器领域涉及的专利和论文较少。

通过专利查询专利号2012101440828基于单目视觉的道路边缘检测及粗定位方法和专利号2014108299736基于OpenCV的车牌识别方法及系统和本专利有部分相似之处。前者针对连续的具有不同边缘特征的道路提供了基于颜色或者基于阈值分割的道路边缘检测方法，可用于半结构化和非结构化道路的机器人的视觉导航及智能控制；后者基于OpenCV的车牌识别方法及系统，方法包括采用背景图像差分法和质心迭代跟踪算法对实时视频进行目标跟踪以采集车辆图像。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术不足，提供了一种基于视觉导引的飞行器捕控跟踪系统，能够解决现有机器视觉技术难以兼容快速、高效、稳定的问题。

本发明的技术解决方案：

一种基于视觉导引的飞行器捕控跟踪系统，该系统包括FPGA-1和FPGA-2两个控制芯片，其中FPGA-1用于飞行器的飞行姿态控制，FPGA-2用于对摄像头拍摄的图像进行目标识别，并将目标的位置信息传递给FPGA-1，从而使FPGA-1调整飞行器姿态始终朝向目标飞行。

进一步可选的，FPGA-1根据目标在图像中的位置通过飞行器控制系统实时跟随，将其调整到图像中央或者特定位置，从而实现飞行器对于目标的实时跟踪锁定功能。

进一步可选的，若机器视觉识别的目标非正确目标，或者目标计算质心位置非跟踪理想位置，操作人员通过有线或者无线的方式对目标跟踪过程进行干预，以提高整体系统的准确性。

本发明实施例提供的一种基于视觉导引的飞行器捕控跟踪系统，飞行器内部包含两个控制芯片，其中FPGA-1负责飞行器的飞行姿态控制，FPGA-2负责处理摄像头拍摄的图像进行目标识别，并将目标的位置信息传递给FPGA-1，从而使其调整飞行器姿态始终朝向目标飞行，使用FPGA作为数据处理芯片，是因为其具有更高的采样速率与更大的数据吞吐能力；使用双FPGA架构使得目标识别与飞行控制过程相互独立，提高系统稳定性，并且如若系统发生故障可更换对应的功能模块，很大程度上提高了系统的可维护性。

附图说明

所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本发明的实施例，并与文字描述一起来阐释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种基于视觉导引的飞行器捕控跟踪系统原理结构示意图；