新型无人直升机的视觉导引控制与仿真  

Vision-Guided Control and Simulation for a Novel Unmanned Helicopter

作　　者：蒋鸿翔[1] 徐锦法[1] 高正[1] 

机构地区：[1]南京航空航天大学直升机旋翼动力学国家级重点实验室,江苏南京210016

出　　处：《信息与控制》2009年第3期297-303,共7页Information and Control

基　　金：直升机旋翼动力学国家级重点实验室基金资助项目(9140C400505060C40)

摘　　要：为实现新型无人直升机(NUH)的自动返场着陆,提出了NUH视觉导引方案,并设计了视觉导引中的视觉/惯性数据融合扩展卡尔曼滤波(EKF)算法。利用惯性测量数据进行位置递推估计。将图像处理得到的导引标志图像的中心点位置和面积作为视觉测量数据,利用它们修正惯性递推估计中产生的累积误差。将得到的更精确的NUH位置估值作为NUH视觉导引控制所需的位置反馈信号。通过EKF仿真计算得到了EKF算法的位置估计效果与运算耗时情况,由视觉在回路导引控制仿真证明了视觉导引方案具有可行性。A vision guidance scheme is proposed to actualize the autonomous retuming and landing of a novel unmanned helicopter （NUH）, and an extended Kalman filter （EKF） algorithm fusing inertial data and vision data is designed for the vision guidance scheme. The inertial data are used for recursive estimation of the NUH position. The vision data, i.e., the central point position and the size of the guidance target image acquired after image processing, are used to revise the accumulated errors of the inertial recursive estimation. The more accurate achieved NUH position estimation is used as the position feedback signal necessary for NUH vision-guided control. The position estimation effect and time cost of EKF algorithm are acquired through EKF simulating calculation. The feasibility of the proposed vision guidance scheme is demonstrated with the vision-in-loop guidance and control simulation.

关 键 词：新型无人直升机(NUH) 视觉导引控制 视觉/惯性数据融合 视觉在回路控制 

分 类 号：V249.1[航空宇航科学与技术—飞行器设计] TP391[自动化与计算机技术—计算机应用技术]