[发明专利]一种无人平台吊舱视觉伺服控制方法及装置

说明书

本发明涉及无人平台吊舱智能控制技术领域，具体提供了一种无人平台吊舱视觉伺服控制方法及装置，包括：获取无人平台中光电吊舱的观测目标在图像中的实际像素坐标；基于所述观测目标在图像中的实际像素坐标与期望像素坐标之间的偏差控制无人平台中光电吊舱的姿态。本发明提供的技术方案，基于所述观测目标在图像中的实际像素坐标与期望像素坐标之间的偏差，引入积分分离的概念控制光电吊舱的姿态，实现光电吊舱对目标的稳定跟踪锁定。

技术领域

本发明涉及无人平台吊舱智能控制技术领域，具体涉及一种无人平台吊舱视觉伺服控制方法及装置。

背景技术

随着无人机相关技术的不断发展和成熟，无人平台已经逐渐应用于工业生产、国防军事等多个领域。无人平台在国防军事等领域中的一个重要应用需求是无人机对目标的稳定跟踪，而实现无人平台对目标稳定跟踪的一个关键技术是无人机视觉伺服控制。无人平台视觉伺服控制是利用视觉信息对无人平台或者视觉载荷(如光电吊舱)位姿进行的伺服控制，其目标是控制无人平台或视觉载荷快速到达期望的位姿，使目标始终出现在相机平面的中心位置，实现对目标的跟踪。

对于无人平台吊舱视觉伺服系统而言，由于其为时变非线性系统，不同时刻需要选用不同的PID参数，采用传统的PID控制器，很难使整个运行过程具有较好的运行效果。在传统PID控制中，引入积分环节的目的，主要是为了消除静差，提高控制精度。但是在对无人平台吊舱姿态启动调节、结束调节或大幅度增减调节量时，短时间内系统输出有很大的偏差，会造成PID运算的积分积累，导致PID控制器输出的控制量超过光电吊舱可能允许的最大动作范围对应的极限控制量，从而引起较大的超调，甚至是震荡。

发明内容

为了克服上述缺陷，本发明提出了一种无人平台吊舱视觉伺服控制方法及装置。

第一方面，提供一种无人平台吊舱视觉伺服控制方法，所述无人平台吊舱视觉伺服控制方法包括：

获取无人平台中光电吊舱的观测目标在图像中的实际像素坐标；

基于所述观测目标在图像中的实际像素坐标与期望像素坐标之间的偏差控制无人平台中光电吊舱的姿态。

优选的，所述基于所述观测目标在图像中的实际像素坐标与期望像素坐标之间的偏差控制无人平台中光电吊舱的姿态，包括：

基于所述观测目标在图像中的实际像素坐标与期望像素坐标之间的偏差，采用基于积分分离的改进PID控制算法生成无人平台中光电吊舱的姿态控制量；

利用所述无人平台中光电吊舱的姿态控制量调节所述无人平台中光电吊舱的姿态。

进一步的，所述无人平台中光电吊舱的姿态控制量至少包括下述中的一种：水平方向上的角度调节量、垂直方向上的角度调节量。

进一步的，所述水平方向上的角度调节量的计算式如下：

上式中，△α(k+1)为第k+1次姿态调节时水平方向上的角度调节量，K_px、K_ix和K_dx分别为PID控制器在光电吊舱水平方向上的比例参数、积分参数、微分参数，E_x(k+1)为第k+1次姿态调节时所述观测目标在图像中的实际像素坐标与期望像素坐标在水平方向上的偏差，γ_x为PID控制器在光电吊舱水平方向上的积分参数的比例系数，E_x(i)为第i次姿态调节时所述观测目标在图像中的实际像素坐标与期望像素坐标在水平方向上的偏差，E_x(k)为第k次姿态调节时所述观测目标在图像中的实际像素坐标与期望像素坐标在水平方向上的偏差。