基于视觉伺服的飞艇定点控制技术研究

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1、中图分类号：V274学科分类号：081104r．、l⋯号：102＼8703＼1≥0<’／论文编号：．q“、＼硕士学位论文基于视觉伺服的飞艇定点控制技术研究硕士生姓名尹卫平学科、专业模式识别与智能系统研究方向视觉反馈控制指导教师陈谋副教授心瀑南京航空航天大学研究生院自动化学院二0—0年三月●●l●jNanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAutomationEngineeringResearchonStationKeeping

2、ControlTechnologyforAirshipBasedonVisualServoing4乃esisinPatternRecognitionandIntelligentSystemsbyYinWei—pingAdvisedbyAssociateProfessorChenMouSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch，2010oP吧^，_‘j●‘!，，●t-●J1承诺书本人声明所呈交的硕士学位

3、论文，是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人授权南京航空航天大学可以有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。(保密的学位论文在解密后适用本承诺书)作者签名：日期：乒，．一，IJ、一●‘■南京航空航天大学硕十。’≯位论文摘要由于现今社会突发事件的

4、频繁发生，传统的监控手段不能很好的满足安全的需要，因此利用滞空时间超长的飞艇监控是近年来监控领域的一火研究热点。而飞艇定点控制技术，无疑是其中的一项关键技术。本文主要对基于视觉伺服的飞艇定点控制技术进行了研究。首先，设计了基于视觉伺服的飞艇飞行控制系统的总体结构。包括飞艇上双目摄像头安装方案、图像采集及处理方案和控制技术分析。其次，研究了飞艇的建模技术，在详细分析飞艇受力情况的基础上，依据理论力学原理和运动参数之间的几何关系建立了飞艇的六自由度非线性运动方程，并进行开环仿真。随后，对图像进行预处理，并校正畸变图像。利用处理后

5、的图像，研究基于视觉信息的飞艇姿态和位置估计算法。根据双目立体视觉原理，得到飞艇姿态和位置的非线性方程组。针对非线性方程组求解复杂，先利用投影几何学原理分析并提取飞艇的姿态，在把姿态代入非线性方程组中得到位置估计值，从而简化方程组的求解。接着，重点研究并设计了飞艇定点飞行控制器，提出采用自适应Backstepping方法设计飞艇高度控制律，并进行仿真验证；在此基础上，利用图像估计得到的系统参数，采用变结构控制方法，对飞艇水平面定点控制进行研究，设计了飞艇的定点控制器并结合图像进行仿真验证。最后，研究了基于视觉伺服的飞艇定点控

6、制仿真系统。基于VC++、Creator和Vega编程技术开发了三维动画仿真平台，在虚拟环境下演示飞艇定点控制全过程。关键词：飞艇，双目视觉，定点监控，图像处理，姿态估计，位置估计，Backstepping，自适应控制，滑模控制基于视觉伺服的飞艇定点控制技术研究ABSTRACTWiththepresentsocietyemergencieshaveoccurredfrequently，thetraditionalsurveillancemaynotmeettherequirementofsecurity．Theairship

7、surveillancehasbecomearesearchfocusbecauseofitsincomparablestationkeepingtime．Undoubtedly，thestationkeepingcontroltechnologyforairshipisakeytechnologyofairshipsurveillance．Inthisdissertation，thestationkeepingcontroltechnologyisinvestigatedforairshipbasedonvisualser

8、voing．Firstofall，theoverallstructureofairship-basedvisualservoflightcontrolsystemisdesigned．ThestructureincludesChargeCoupledDevicecamerainstalla