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申请/专利权人：北京理工大学

摘要：本发明公开了一种多旋翼机控制系统及方法，包括测量模块、处理模块和信息传输模块，所述处理模块包括视觉处理器和飞控主芯片，在视觉处理器中设置有检测模型和跟踪模型和调整模型，检测模型在确定任务目标后从后续的图像中框选建议区域；跟踪模型在确定任务目标后从后续的图像中框选跟踪选框；调整模型获取建议区域和跟踪选框的重叠度，根据重叠度控制光电吊舱的旋转角速度，飞控主芯片通过实时解算视线系下的法向期望过载控制旋翼机与任务目标交互或降落在任务目标上。根据本发明所述的多旋翼机控制系统及方法，识别速度快，安全稳定，尤其适合快速移动目标的跟踪、交互和降落。

主权项：1.一种多旋翼机控制方法，采用多旋翼机控制系统进行，其特征在于，所述多旋翼机控制系统包括测量模块、处理模块和信息传输模块，其中，测量模块用于感知环境，包括GPS、扩展IMU传感器和光电吊舱；所述处理模块用于对测量模块检测的数据进行解算，进而对多旋翼机和测量模块进行控制；所述信息传输模块用于与地面基站进行通讯；所述处理模块包括视觉处理器和飞控主芯片；在视觉处理器中设置有检测模型、跟踪模型和调整模型，所述检测模型在确定任务目标后从后续的图像中框选建议区域；所述跟踪模型在确定任务目标后从后续的图像中框选跟踪选框；所述调整模型获取建议区域和跟踪选框的重叠度，根据重叠度控制光电吊舱的旋转角速度；所述多旋翼机控制方法，包括以下步骤：S1、旋翼机向目标区域飞行，光电吊舱拍摄图像，将图像传递至地面基站，由地面基站框选出任务目标，将含有任务目标的图像传递至视觉处理器；S2、光电吊舱将拍摄的图像传递至视觉处理器，视觉处理器根据图像确定目标位置，控制光电吊舱跟踪目标；S3、飞控主芯片解算视线系下的法向期望过载，并通过该法向期望过载控制旋翼机飞向任务目标；在步骤S2中，视觉处理器在获得初始图像后，对初始图像进行预处理，包括如下过程：S201、构造高斯分布回归标签，所述高斯分布回归标签用y1表示，越接近中心值越大，边缘接近0，y1矩阵和搜索窗口大小相同；S202、从第1帧中目标位置P1裁剪出搜索窗口，提取特征x1，x1和搜索窗口大小相同，对x1加一个余弦窗；其中，x1是搜索窗口区域的方向梯度直方图，所述余弦窗是中间为1，越边缘越接近0的窗口；S203、使用x1和y1，训练回归模型f1；在步骤S2中，视觉处理器接收到初始图后，开始对光电吊舱拍摄的图像进行识别，包括以下子步骤：S21、从图像中框选出包含同类目标的建议区域；S22、从图像中框选出跟踪选框；S23、确定任务目标位置，调整光电吊舱的旋转角速度；在步骤S21中，视觉处理器通过检测模型从每一帧图像中框选出建议区域，所述检测模型为经过大量的数据学习获得的神经网络模型；在步骤S22中，利用初始图像中框选出的需要跟踪的目标来训练回归模型，再通过回归模型在后续其他的图像中连续地挑选并跟踪该目标，给出跟踪选框；在步骤S23中，通过建议区域和跟踪选框的比对来确定任务目标区域，在确定目标区域后，调整光电吊舱的旋转角速度，使得目标区域位于光电吊舱视场中心；S3中，水平追踪使用比例导引，高度方向采取PID控制，保证水平速度大小和方向与目标一致后，高度下降，与任务目标交互或降落在任务目标上；在步骤S3中，通过下式实时解算视线系下的法向期望过载： 其中，ac表示视线系下的法向期望过载，N表示比例导引系数，Vr表示视线方向相对速度，为光电吊舱的旋转角速度；所述视线方向相对速度Vr为视线坐标系中旋翼机与任务目标之间的相对速度VL在X轴方向的分量。

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