Мобильная версия
Фучжоу, Китай (SPX), 21 августа 2023 г. –
Исследование, опубликованное в журнале Engineering, представляет новый метод визуального наблюдения на основе изображений (IBVS) для беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) для отслеживания динамических целей в средах, где отсутствует GPS. В исследовательской статье под названием «Динамическое отслеживание целей беспилотных летательных аппаратов в условиях непредсказуемых возмущений» представлен комплексный подход, который решает проблемы оценки скорости цели, оценки глубины изображения и стабильности отслеживания при наличии внешних возмущений.
Предлагаемый метод использует построенную виртуальную камеру для получения упрощенной и несвязанной динамики изображения для слабоактивных БПЛА. Принимая во внимание неопределенности, вызванные непредсказуемым вращением и скоростью динамических целей, исследователи разработали уникальную модель глубины изображения, которая расширяет метод IBVS для отслеживания вращающихся целей с произвольной ориентацией. Эта модель обеспечивает точное отслеживание особенностей изображения и плавную траекторию вращающейся цели.
Для оценки относительных скоростей между БПЛА и динамической целью был разработан наблюдатель скорости. Этот наблюдатель устраняет необходимость в измерениях поступательной скорости и уменьшает вибрацию управления, вызванную измерениями, содержащими шум. Кроме того, был введен интегральный фильтр для компенсации непредсказуемых помех окружающей среды, тем самым повышая способность БПЛА противостоять помехам.
Устойчивость наблюдателя скорости и контроллера IBVS была тщательно проанализирована с использованием метода Ляпунова. Сравнительное моделирование и многоэтапные эксперименты были проведены для иллюстрации стабильности слежения, способности противодействия помехам и устойчивости слежения предложенного метода с динамической вращающейся мишенью.
Ключевые результаты этого исследования включают в себя:
1. Новая модель глубины изображения. Исследователи предложили уникальную модель глубины изображения, которая точно оценивает глубину изображения, не требуя информации о вращении отслеживаемой цели. Эта модель позволяет применять предлагаемый контроллер IBVS для отслеживания динамически вращающихся целей с произвольной ориентацией.
2. Наблюдатель скорости. Специальный наблюдатель скорости был разработан для оценки относительных скоростей между БПЛА и динамической целью. Это позволяет использовать предлагаемый метод в средах, где отсутствует GPS, одновременно уменьшая вибрации системы управления, вызванные измерениями скорости, содержащими шум.
3. Интегральный фильтр. Интегральный фильтр был разработан для оценки и компенсации непредсказуемых помех, включая ускорение динамической цели и возмущения окружающей среды. Это расширяет возможности БПЛА справляться с неизвестными движениями динамической цели и внешними возмущениями.
В заключение, в этом исследовании представлен динамический метод IBVS, который значительно улучшает характеристики слежения за БПЛА в присутствии непредсказуемых возмущений. Благодаря использованию наблюдателя скорости, новой модели глубины изображения и интегрального фильтра предлагаемый метод демонстрирует повышенную стабильность отслеживания, способность защиты от помех и надежность. Стабильность метода была тщательно проанализирована с использованием теории Ляпунова, а для проверки его эффективности были проведены моделирование и эксперименты.
Статья «Динамическое сопровождение целей беспилотных летательных аппаратов в условиях непредсказуемых возмущений», авторы Яньцзе Чен, Яннин Ву, Лиминь Лан, Хань Чжун, Чжицян Мяо, Хуэй Чжан, Яонань Ван.
Отчет об исследовании: динамическое отслеживание целей беспилотных летательных аппаратов в условиях непредсказуемых возмущений
Source: https://bespilotnik.ru/?p=174