基于仿鹰眼视觉的无人机自主空中加油-论文.pdf

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1、第35卷第7期仪器仪表学报V01．35No．72014年7月ChineseJournalofScientificInstrumentJu1．2014基于仿鹰眼视觉的无人机自主空中加油段海滨，张奇夫，邓亦敏，张祥银(北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院飞行器控制一体化技术重点实验室北京100191)摘要：自主空中加油是提高无人机作战能力的重要技术支撑，而鹰在所有的动物中以视觉最为敏锐而著称。针对无人机自主空中加油中的精确对接需求，设计了基于仿鹰眼视觉原理的无人受油机视觉测量方法及半物理试验平台。采用鹰眼视觉注意机制提取虚拟视景中的兴趣区域，剔除噪声和干扰。在对受油机上的颜色标志

2、点进行识别的基础上采用P3P算法，对加油机和受油机之间的相对位姿进行精确估计，并设计了基于比例一积分一微分的硬式加油伸缩管控制律。基于上述技术，在实验室环境下设计开发了无人机自主空中加油半物理仿真平台。实验结果表明：所设计的仿鹰眼视觉测量方法和自主控制律能满足无人机自主空中加油的性能要求，具有较强的实时性、准确性和鲁棒性。关键词：无人机；自主空中加油；鹰眼视觉；位姿估计中图分类号：TP273文献标识码：A国家标准学科分类代码：510．40BiologicaUyeagle-eye·-basedautonomousaerialrefuelingforunmannedaerialveh

3、iclesDuanHaibin，ZhangQifu，DengYimin，ZhangXiangyin(ScienceandTechnologyonAircraftControlLaboratory，SchoolofAutomationScienceandElectricalEngineering，BeihangUniversity，Bering100191，China)Abstract：Autonomousaerialrefuelingisoneoftheimportantsupportsfortheimprovementofunmannedaerialvehicle(UAV)co

4、mbatcapacity，andtheeagleisfamousforitssharpeyesight．AimingattheaccuracyrequirementduringthedockingphaseofUAVautono—mousaerialrefueling(AAR)，theUAVvisualmeasurementmethodsandahardware—in—loopsimulationplatformweredesignedbasedoneagle—eyevisionmechanism．Thevisualattentionmechanismofeagleeyewasa

5、doptedtoextracttheregionofinterestinvirtualsceneandperformsaliencydetectionandnoiseremova1．Therelativeposeofthetankerandunmannedaerialvehiclereceiverwasmeasuredaecu—ratelybasedonthecoloredmarkerrecognitionoftheUAVusingP3Palgorithm．Basedontheabovetechniques．theautonomouscontrollawoftheflyingbo

6、omwasdesignedwiththeproportional—integral—differential(PID)controller．Thehardware—in—loopsimulationplatformforunmannedaerialvehicleautonomousaerialrefuelingwasdevelopedinlaboratoryenvironment．Seriesofhardware—in—loopexperimentresultsdemonstratethefeasibilityandeffectivenessoftheproposedapproa

7、chinthebiologicallyeagle—eyevisionsimulationplatform．Keywords：unmannedaerialvehicle(UAV)；autonomousaerialrefueling(AAR)；eagleeyevision；poseestimation和干扰发射机等，从而产生了具有侦察、诱饵、电子对抗1引言等功能的无人机；民用上，无人机主要用于气象观测、森无人机(unmannedaerialvehicle，UAV)作为无人驾林防火等j