一種基于圖像識(shí)別的空中受油控制方法
【專利摘要】一種基于圖像識(shí)別的空中受油控制方法,屬于飛行控制【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及基于圖像識(shí)別的加受油控制方法。其特征在于，第一，圖像經(jīng)過視覺測量得到加油錐相對(duì)于受油機(jī)的位姿信息；第二，根據(jù)位姿信息進(jìn)行解算，得到綜合偏差信號(hào)：按照x、y、z三個(gè)通道分別進(jìn)行設(shè)計(jì)；第三，根據(jù)綜合偏差信號(hào)，得到控制指令信息。本發(fā)明通過圖像識(shí)別技術(shù)、控制分配技術(shù)，可以大大提高空中加受油的對(duì)接成功率，減小有人機(jī)飛行員的操作負(fù)擔(dān)，擴(kuò)展了飛機(jī)的作戰(zhàn)半徑。
【專利說明】一種基于圖像識(shí)別的空中受油控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于飛行控制【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及基于圖像識(shí)別的加受油控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]自主空中受油技術(shù)是目前有人機(jī)、無人機(jī)自主化和智能化研究領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)。本項(xiàng)目著眼于自主空中受油控制技術(shù)的研究，但傳統(tǒng)導(dǎo)航定位方法如GPS和慣性導(dǎo)航不能滿足測量精度要求，為實(shí)現(xiàn)自主空中受油任務(wù)，利用機(jī)器視覺技術(shù)測量精度高、速度快的特點(diǎn)解決這一問題。將基于視覺導(dǎo)航的方法應(yīng)用于自主空中受油上，它與受油機(jī)原有的導(dǎo)航系統(tǒng)組成了組合導(dǎo)航系統(tǒng)，并且隨著兩機(jī)距離的接近，視覺導(dǎo)航所占的比重逐漸增大，提供受油探頭和加油錐套的相對(duì)位置和相對(duì)姿態(tài)信息，為自主空中受油任務(wù)順利完成奠定基礎(chǔ)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是:本發(fā)明主要針對(duì)空中加受油任務(wù)，提供一種基于圖像識(shí)別的空中受油控制方法。 [0004]本發(fā)明的技術(shù)方案是:
[0005]一種基于圖像識(shí)別的空中受油控制方法，其特征在于:
[0006]第一，圖像經(jīng)過視覺測量得到加油錐相對(duì)于受油機(jī)的位姿信息；
[0007]第二，根據(jù)位姿信息進(jìn)行解算，得到綜合偏差信號(hào):按照x、y、Z三個(gè)通道分別進(jìn)行設(shè)計(jì)；
[0008]在X通道中要考慮加油機(jī)和受油機(jī)在X方向上的距離偏差Xe = Xc-X，以及速度偏差= Vl-Vw ;在緊密編隊(duì)的情況下，該通道耦合進(jìn)來了 y與Z方向上的位置信號(hào)，加油機(jī)和受油機(jī)在y、z方向上的距離誤差信號(hào)為:ye = yc-y與ze = ze-z，得到該通道的綜合偏差信號(hào):
[0009]ex = kxxxe+kxVVe+kxyye+kxzze
[0010]在y通道中要考慮編隊(duì)在y方向上的距離偏差ye = yc_y，以及加油機(jī)與受油機(jī)的航向角偏差11^-1^;同樣由于在緊密編隊(duì)的情況下，該通道耦合進(jìn)來了 z方向上的位置信號(hào)，Z方向上的距離偏差為-.Ze = ze-z，得到該通道的綜合偏差:
[0011]ey = kyyye+ky ψ Ψ e+kyzze
[0012]在z通道只考慮編隊(duì)在z方向的距離偏差ze = zc-z，得到該通道的偏差:
[0013]ez = kzzze
[0014]第三，根據(jù)綜合偏差信號(hào)，得到控制指令信息:
[0015]控制器利用上述的綜合偏差對(duì)受油機(jī)的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，以達(dá)到受油機(jī)跟隨加油機(jī)的機(jī)動(dòng)保持編隊(duì)幾何結(jié)構(gòu)的目的，采用PI控制器，對(duì)應(yīng)的控制律如下式所示:
【權(quán)利要求】
1.一種基于圖像識(shí)別的空中受油控制方法，其特征在于: 第一，圖像經(jīng)過視覺測量得到加油錐相對(duì)于受油機(jī)的位姿信息； 第二，根據(jù)位姿信息進(jìn)行解算，得到綜合偏差信號(hào):按照X、1、Z三個(gè)通道分別進(jìn)行設(shè)計(jì)； 第三，根據(jù)綜合偏差信號(hào)，得到控制指令信息: 控制器利用上述的綜合偏差對(duì)受油機(jī)的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，采用PI控制器，對(duì)應(yīng)的控制律如下式所示:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于圖像識(shí)別的空中受油控制方法，其特征在于，所述第二步驟中X通道設(shè)計(jì)方法為:在X通道中要考慮加油機(jī)和受油機(jī)在X方向上的距離偏差Xe =Xc-X,以及速度偏差V6 = Vl-Vw ;在緊密編隊(duì)的情況下，該通道耦合進(jìn)y與Z方向上的位置信號(hào)，加油機(jī)和受油機(jī)在1、z方向上的距離誤差信號(hào)為:ye = yc-y與ze = ze-z,得到該通道的綜合偏差信號(hào):
ex = kxxxe+kxVVe+kxyye+kxzze0
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于圖像識(shí)別的空中受油控制方法，其特征在于，所述第二步驟中I通道設(shè)計(jì)方法為:在I通道中要考慮編隊(duì)在y方向上的距離偏差I(lǐng)e = yc-y,以及加油機(jī)與受油機(jī)的航向角偏差L= Vw ;同樣由于在緊密編隊(duì)的情況下，該通道耦合進(jìn)來了 Z方向上的位置信號(hào)，z方向上的距離偏差為-.Ze = zc-z，得到該通道的綜合偏差:
ey = kyyye+kyV Ψe+kyzzeo
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于圖像識(shí)別的空中受油控制方法，其特征在于，所述第二步驟中z通道設(shè)計(jì)方法為:在z通道只考慮編隊(duì)在z方向的距離偏差= zc-z，得到該通道的偏差:
ez = KzZe°
【文檔編號(hào)】G05D1/10GK103995538SQ201410197137
【公開日】2014年8月20日 申請(qǐng)日期:2014年5月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月12日
【發(fā)明者】王家興, 楊寧, 丁巖, 王世鵬 申請(qǐng)人:中國航空工業(yè)集團(tuán)公司沈陽飛機(jī)設(shè)計(jì)研究所