無人機(jī)視覺穩(wěn)定云臺系統(tǒng)設(shè)計.pdf

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

2、翼無人機(jī)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(jī)的視軸穩(wěn)定平臺。該平臺不但可以隔離無人機(jī)的擾動，以保證攝像機(jī)能夠獲得穩(wěn)定的圖像，還需要快速響應(yīng)控制信號，使攝像機(jī)視軸跟蹤目標(biāo)視線。本設(shè)計是一個基于無人機(jī)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(xué)科的知識，同時系統(tǒng)應(yīng)用環(huán)境復(fù)雜，外界干擾大，因而對系統(tǒng)軟硬件設(shè)計和跟蹤控制方法都有極大挑戰(zhàn)。
　　 為了現(xiàn)實無人機(jī)視覺穩(wěn)定云臺對目標(biāo)的跟蹤，本文對相關(guān)問題進(jìn)行一

3、系列的探討和研究。
　　 首先，了解無人機(jī)視覺云臺的研究背景及意義，對有關(guān)技術(shù)的發(fā)展和現(xiàn)狀有初步的認(rèn)識：根據(jù)系統(tǒng)的坐標(biāo)系和動力學(xué)原理推導(dǎo)云臺隔離載體擾動的補(bǔ)償公式，建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)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(shè)計陀螺漂移補(bǔ)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(yīng)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(shè)備，設(shè)計并