摘要:空投试验中飞机与降落伞的跟踪至关重要,需要研究降落伞的打开状态和飞行轨迹,如何高效准确地获取降落伞的形变数据和轨迹数据成为越来越多学者的研究方向。目前实际的数据采集主要由实验人员手持高清高速摄像机对降落伞进行跟踪拍摄,获得空投过程中降落伞的图像序列,但这些方法无法获得降落伞的运动轨迹,且易受人为因素的干扰。本文设计了TuSeSy智能转台伺服系统,可自动跟踪空投试验中的飞机与降落伞,具体而言,TuSeSy根据实际拍摄图像与跟踪算法推断图像的差异生成控制指令(从而真正跟踪目标)。此外,我们提出了一种基于图像帧差和光流的有效多目标跟踪切换算法,实现了空投试验中从飞机到降落伞的实时切换。为了评估TuSeSy的性能,我们进行了大量的实验;实验结果表明,TuSeSy不仅解决了错误目标跟踪的问题,而且还降低了计算开销。此外,与其他跟踪切换方法相比,多目标跟踪切换算法具有更高的计算效率和可靠性,确保了转台伺服系统的实际应用。
摘要:跟踪飞机与降落伞在空投试验中起着至关重要的作用。研究降落伞的打开状态和飞行轨迹是十分必要的。如何高效准确地获取降落伞的形变数据和轨迹数据,越来越多的学者开始研究。目前,实际的数据采集主要由实验人员手持高清高速摄像机对降落伞进行跟踪拍摄,获得降落伞在空投过程中的图像序列。但这些方法无法获得降落伞的飞行轨迹,且易受人为因素的干扰。本文设计了一种智能转台伺服系统TuSeSy,可自动跟踪空投试验中的飞机与降落伞。具体来说,TuSeSy根据实际拍摄图像与跟踪算法推断图像之间的差异生成控制命令(从而真正跟踪目标)。此外,我们提出了一种有效的基于图像帧差异和光流的多目标跟踪切换算法,实现了空投试验中从飞机到降落伞的实时切换。为了评估TuSeSy的性能,我们进行了大量实验;实验结果表明,TuSeSy不仅解决了错误目标跟踪的问题,而且还降低了计算开销。此外,与其他跟踪切换方法相比,多目标跟踪切换算法具有更高的计算效率和可靠性,确保了转台伺服系统的实际应用。
1. 简介。轨迹跟踪是飞行控制系统的一项基本任务。在这一任务中,确保所采用的方法准确,特别是对干扰具有鲁棒性至关重要。这对于飞行的关键阶段(例如进近和着陆)尤其重要,因为飞行在拥挤的空域和近地飞行。在这些阶段,干扰引起的偏离参考轨迹可能会导致灾难性的后果。因此,风是飞行系统最危险的干扰之一,因为它不可预测,对飞机动力学影响很大。考虑到上述飞行条件下控制任务的关键性,迄今为止已经研究了几种用于此应用的方法。在 [19] 中,作者提出了一种 gamma/theta 制导律,用于跟踪已知风场的最优控制方法得出的轨迹。作者在垂直平面上制定了问题,并使用起飞阶段的数值示例说明了所开发的方法。 [15] 中的研究提出了一种自适应控制方案,利用该思想控制飞机在起飞阶段的爬升率。该反馈控制律不需要事先了解风场。[4] 中的作者将非线性空间反演方法应用于飞机轨迹跟踪。开发了一种新的垂直平面制导方案,与传统的基于非线性动态反演的方法相比,其跟踪性能有所提高。与 [19] 类似,需要对现有的风扰动进行先验估计。着陆飞行阶段被视为二维跟踪