一种基于图像识别的空中受油控制方法
【专利摘要】一种基于图像识别的空中受油控制方法,属于飞行控制【技术领域】，具体涉及基于图像识别的加受油控制方法。其特征在于，第一，图像经过视觉测量得到加油锥相对于受油机的位姿信息；第二，根据位姿信息进行解算，得到综合偏差信号：按照x、y、z三个通道分别进行设计；第三，根据综合偏差信号，得到控制指令信息。本发明通过图像识别技术、控制分配技术，可以大大提高空中加受油的对接成功率，减小有人机飞行员的操作负担，扩展了飞机的作战半径。
【专利说明】一种基于图像识别的空中受油控制方法
【技术领域】
[0001]本发明属于飞行控制【技术领域】，具体涉及基于图像识别的加受油控制方法。
【背景技术】
[0002]自主空中受油技术是目前有人机、无人机自主化和智能化研究领域的一个热点。本项目着眼于自主空中受油控制技术的研究，但传统导航定位方法如GPS和惯性导航不能满足测量精度要求，为实现自主空中受油任务，利用机器视觉技术测量精度高、速度快的特点解决这一问题。将基于视觉导航的方法应用于自主空中受油上，它与受油机原有的导航系统组成了组合导航系统，并且随着两机距离的接近，视觉导航所占的比重逐渐增大，提供受油探头和加油锥套的相对位置和相对姿态信息，为自主空中受油任务顺利完成奠定基础。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是:本发明主要针对空中加受油任务，提供一种基于图像识别的空中受油控制方法。 [0004]本发明的技术方案是:
[0005]一种基于图像识别的空中受油控制方法，其特征在于:
[0006]第一，图像经过视觉测量得到加油锥相对于受油机的位姿信息；
[0007]第二，根据位姿信息进行解算，得到综合偏差信号:按照x、y、Z三个通道分别进行设计；
[0008]在X通道中要考虑加油机和受油机在X方向上的距离偏差Xe = Xc-X，以及速度偏差= Vl-Vw ;在紧密编队的情况下，该通道耦合进来了 y与Z方向上的位置信号，加油机和受油机在y、z方向上的距离误差信号为:ye = yc-y与ze = ze-z，得到该通道的综合偏差信号:
[0009]ex = kxxxe+kxVVe+kxyye+kxzze
[0010]在y通道中要考虑编队在y方向上的距离偏差ye = yc_y，以及加油机与受油机的航向角偏差11^-1^;同样由于在紧密编队的情况下，该通道耦合进来了 z方向上的位置信号，Z方向上的距离偏差为-.Ze = ze-z，得到该通道的综合偏差:
[0011]ey = kyyye+ky ψ Ψ e+kyzze
[0012]在z通道只考虑编队在z方向的距离偏差ze = zc-z，得到该通道的偏差:
[0013]ez = kzzze
[0014]第三，根据综合偏差信号，得到控制指令信息:
[0015]控制器利用上述的综合偏差对受油机的运动进行调节，以达到受油机跟随加油机的机动保持编队几何结构的目的，采用PI控制器，对应的控制律如下式所示:
【权利要求】
1.一种基于图像识别的空中受油控制方法，其特征在于: 第一，图像经过视觉测量得到加油锥相对于受油机的位姿信息； 第二，根据位姿信息进行解算，得到综合偏差信号:按照X、1、Z三个通道分别进行设计； 第三，根据综合偏差信号，得到控制指令信息: 控制器利用上述的综合偏差对受油机的运动进行调节，采用PI控制器，对应的控制律如下式所示:
2.根据权利要求1所述的基于图像识别的空中受油控制方法，其特征在于，所述第二步骤中X通道设计方法为:在X通道中要考虑加油机和受油机在X方向上的距离偏差Xe =Xc-X,以及速度偏差V6 = Vl-Vw ;在紧密编队的情况下，该通道耦合进y与Z方向上的位置信号，加油机和受油机在1、z方向上的距离误差信号为:ye = yc-y与ze = ze-z,得到该通道的综合偏差信号:
ex = kxxxe+kxVVe+kxyye+kxzze0
3.根据权利要求1所述的基于图像识别的空中受油控制方法，其特征在于，所述第二步骤中I通道设计方法为:在I通道中要考虑编队在y方向上的距离偏差Ie = yc-y,以及加油机与受油机的航向角偏差L= Vw ;同样由于在紧密编队的情况下，该通道耦合进来了 Z方向上的位置信号，z方向上的距离偏差为-.Ze = zc-z，得到该通道的综合偏差:
ey = kyyye+kyV Ψe+kyzzeo
4.根据权利要求1所述的基于图像识别的空中受油控制方法，其特征在于，所述第二步骤中z通道设计方法为:在z通道只考虑编队在z方向的距离偏差= zc-z，得到该通道的偏差:
ez = KzZe°
【文档编号】G05D1/10GK103995538SQ201410197137
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2014年5月12日 优先权日:2014年5月12日
【发明者】王家兴, 杨宁, 丁岩, 王世鹏 申请人:中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所