無人機視覺穩(wěn)定云臺系統(tǒng)設計.pdf

1、近年來，無人駕駛飛行器(unmanned air vehicle：UAV，簡稱無人機)在民用、工業(yè)和軍事領域受到普遍關注。隨著計算機技術、自動控制技術和圖像處理技術等高新技術的快速發(fā)展，安裝視覺跟蹤設備、能對地面或低空目標進行跟蹤的無人機系統(tǒng)也應運而生，受到各國學者的關注和研究。其主要功能是能夠捕獲運動目標并自動跟蹤目標，將圖像信息實時傳送到主控平臺，廣泛應用在精確制導、反恐防暴、公路巡航和抗災救援等場合。
　　 本文以小型四旋

2、翼無人機為載體，選擇CCD攝像頭采集視頻圖像，使用雙軸穩(wěn)定云臺作為攝像機的視軸穩(wěn)定平臺。該平臺不但可以隔離無人機的擾動，以保證攝像機能夠獲得穩(wěn)定的圖像，還需要快速響應控制信號，使攝像機視軸跟蹤目標視線。本設計是一個基于無人機的視覺穩(wěn)定跟蹤系統(tǒng)，包括穩(wěn)定控制、圖像處理等多學科的知識，同時系統(tǒng)應用環(huán)境復雜，外界干擾大，因而對系統(tǒng)軟硬件設計和跟蹤控制方法都有極大挑戰(zhàn)。
　　 為了現(xiàn)實無人機視覺穩(wěn)定云臺對目標的跟蹤，本文對相關問題進行一

3、系列的探討和研究。
　　 首先，了解無人機視覺云臺的研究背景及意義，對有關技術的發(fā)展和現(xiàn)狀有初步的認識：根據(jù)系統(tǒng)的坐標系和動力學原理推導云臺隔離載體擾動的補償公式，建立系統(tǒng)的數(shù)學模型；經(jīng)過頻域分析，對穩(wěn)定環(huán)超前校正并仿真對比，提出模糊PID控制器；分析影響系統(tǒng)精度的因素，設計陀螺漂移補償算法。然后，對現(xiàn)有的跟蹤算法分析并歸類，根據(jù)本系統(tǒng)的應用環(huán)境選取幾樣合適的算法。硬件方面，針對雙軸云臺框架，選擇合適的電子器件和外圍設備，設計并