三軸視覺跟蹤穩(wěn)定轉(zhuǎn)臺關(guān)鍵技術(shù)的研究.pdf

1、三軸視覺跟蹤穩(wěn)定轉(zhuǎn)臺系統(tǒng)是集機械、電子、控制、圖像處理、傳感器技術(shù)為一體的復(fù)雜系統(tǒng)。它是以三軸陀螺穩(wěn)定技術(shù)為基礎(chǔ)，抵消載體運動帶來的低頻干擾，確保視覺穩(wěn)定地跟蹤捕獲運動目標。隨著計算機技術(shù)、自動化控制、圖像處理技術(shù)發(fā)展，視覺穩(wěn)定跟蹤技術(shù)一直受軍事、工業(yè)、民用領(lǐng)域重視，同時也有大量國內(nèi)外著名研究人員深入研究。三軸視覺跟蹤系統(tǒng)目前廣泛應(yīng)用于車載、艦載、機載武器裝備，精確制導、防恐防暴、交通管理、環(huán)境監(jiān)測、救災(zāi)救援、大地測量、機器人導航、航空

2、攝影、天文觀測等領(lǐng)域。
　　本文以三軸視覺跟蹤穩(wěn)定轉(zhuǎn)臺系統(tǒng)為背景，以技術(shù)指標為依據(jù)，主要對三軸視覺跟蹤穩(wěn)定轉(zhuǎn)臺結(jié)構(gòu)設(shè)計、控制系統(tǒng)設(shè)計、轉(zhuǎn)臺慣性穩(wěn)定信號處理、目標跟蹤四個方面進行研究。
　　首先，確定系統(tǒng)總體設(shè)計方案以及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成，重點圍繞解決跟蹤盲區(qū)問題，完成系統(tǒng)系統(tǒng)控制模型及關(guān)鍵硬件的設(shè)計。
　　其次，分析轉(zhuǎn)臺慣性穩(wěn)定元件的測量原理，利用卡爾曼濾波器解算慣性姿態(tài)角，利用三軸加速度及三軸磁航向作為觀測量，結(jié)合四元數(shù)微

3、分方程，采用信息融合手段陀螺漂移進行修正，并利用UD分解方法防止濾波器發(fā)散，同時根據(jù)傳感器誤差特性，分別對誤差進行補償與校正。
　　再次，研究目標視覺跟蹤系統(tǒng)的原理，其中跟蹤器主要由金字塔光流法組成；而檢測器是由方差分類器、隨機森林、最鄰近分類器級聯(lián)而成；學習器主要是依據(jù)PN約束的機制進行設(shè)計。
　　最后，利用仿真分析誤差協(xié)方差對卡爾曼濾波器輸出的影響特性；通過實驗測試慣性穩(wěn)定系統(tǒng)的性能誤差；模擬各種可能遇到的干擾，對目標跟