[发明专利]一种光电跟踪系统视觉测量时滞补偿方法

权利要求书

1.一种光电跟踪系统视觉测量时滞补偿方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤1，在两轴惯性稳定平台的俯仰内框上安装相机，并将相机与上位机连接，构成光电跟踪系统；相机实时拍摄跟踪目标，上位机根据相机拍摄的图像提取跟踪目标的脱靶量，两轴惯性稳定平台根据脱靶量产生系统的控制输入；

步骤2，选取跟踪目标的脱靶量作为系统的状态，建立考虑视觉测量时滞和运动学不确定性的系统离散时间状态空间模型如：

其中，X(k)表示系统状态，U(k)表示复合控制器，Δ(k)表示系统的运动学不确定性，Y(k)表示系统的测量输出，d表示视觉测量时滞，B表示控制输入矩阵，k代表第k时刻；

步骤3，定义H(k)＝Δ(k+1)-Δ(k)为系统运动学不确定性的差分，根据步骤2建立的离散时间状态空间模型，构建改进型广义比例积分观测器为：

其中，Z₁(k)、Z₂(k)和Z₃(k)表示观测器的状态，分别是X(k-d)、Δ(k-d)和H(k-d)的估计值，L₁、L₂和L₃表示观测器增益；

步骤4，根据步骤3中的估计值Z₁(k)、Z₂(k)、Z₃(k)和步骤2中的离散时间状态空间模型，计算出系统当前时刻状态的预测值和运动学不确定性的预测值

步骤5，根据步骤4得到的预测值和基于反馈线性化算法设计复合控制器K表示控制器参数。

2.根据权利要求1所述一种光电跟踪系统视觉测量时滞补偿方法，其特征在于所述步骤2中的离散时间状态空间模型中的X(k)、U(k)、Δ(k)和Y(k)分别表示为：

其中，x₁(k)和x₂(k)分别表示跟踪目标脱靶量在偏航方向和俯仰方向上的分量，u₁(k)和u₂(k)分别表示相机的俯仰角速度和偏航角速度，Δ₁(k)和Δ₂(k)分别表示系统在偏航方向和俯仰方向的运动学不确定性，y₁(k)和y₂(k)分别表示跟踪目标脱靶量在偏航方向和俯仰方向上分量的测量值。

3.根据权利要求1所述一种光电跟踪系统视觉测量时滞补偿方法，其特征在于所述步骤2中的离散时间状态空间模型中控制输入矩阵B为：

其中，T表示系统离散化的采样周期，λ表示相机的焦距，m表示比值：一米/像素点的边长。

4.根据权利要求1所述一种光电跟踪系统视觉测量时滞补偿方法，其特征在于所述步骤3中运动学不确定性差分H(k)和观测器中Z₁(k)、Z₂(k)及Z₃(k)分别表示为：

其中，h₁(k)和h₂(k)分别表示偏航方向和俯仰方向不确定性的差分，z₁₁(k)和z₁₂(k)分别表示状态变量x₁(k-d)和x₂(k-d)的估计值，z₂₁(k)和z₂₂(k)分别表示不确定性Δ₁(k-d)和Δ₂(k-d)的估计值，z₃₁(k)和z₃₂(k)分别表示不确定性差分h₁(k-d)和h₂(k-d)的估计值。