双轴光电跟踪转台的完全跟踪控制研究

发布时间：2017-10-01 09:24

  本文关键词：双轴光电跟踪转台的完全跟踪控制研究

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【摘要】：双轴光电跟踪转台是集光、机、电与计算机应用于一体的复杂系统,在军事领域和民用领域都有着广泛的应用。本文针对双轴光电跟踪转台系统在野外快速移动条件下跟踪精度不够、系统动态响应能力不足的问题,对完全跟踪控制策略以及目标检测跟踪算法展开了研究,从控制算法和目标检测跟踪算法两方面做出改进,提高系统的跟踪精度,保证系统的动态响应性能,具有重要的现实意义。首先,针对转台的跟踪精度不足、动态性较差的问题,进行了完全跟踪控制的研究。并且针对完全跟踪控制只适用于低阶线性对象的缺点,提出一种基于控制量细分的完全跟踪控制算法,该算法不受系统模型阶数限制,并在一定程度上提高了稳定跟踪精度,同时保证了系统动态响应性能。其次,为了提取目标位置,为跟踪转台提供精确的指令信号,进行了目标检测跟踪算法的研究,并针对光电跟踪转台在野外条件下进行跟踪时,由于存在光照条件变化、相似背景物体等干扰因素而导致跟踪精度较差的问题,设计了基于多种特征融合的分层粒子滤波算法。该算法在粒子滤波的基础上,通过层次化地利用目标的角点、颜色和边缘特征来确定粒子的权值,最终确定目标的位置,很好地提高了跟踪精度,且算法具有很好的鲁棒性。最后,设计了模拟室外实际跟踪的实验环境,另外构建了一套基于RTW和xPC Target的半实物仿真实验系统,一方面为本文提供了实验平台,另一方面也为今后的理论研究和工程应用打下了基础。通过实验验证了本文提出算法的良好的跟踪性能和鲁棒性。
【关键词】：双轴转台 完全跟踪控制 粒子滤波 半实物仿真
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP273
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-17
• 1.1 引言9-10
• 1.2 光电跟踪转台控制方法研究概况10-11
• 1.3 完全跟踪控制研究概况11-12
• 1.4 目标检测跟踪算法研究概况12-15
• 1.5 本论文主要研究工作15-17
• 第2章 双轴光电跟踪转台的工作原理及其建模17-26
• 2.1 引言17
• 2.2 双轴光电跟踪转台的结构与工作原理17-21
• 2.2.1 双轴光电跟踪转台系统组成及结构17-20
• 2.2.2 工作原理20-21
• 2.3 双轴转台的建模与仿真21-25
• 2.3.1 双轴光电跟踪转台的建模21-24
• 2.3.2 仿真验证24-25
• 2.4 小结25-26
• 第3章 双轴光电跟踪转台的完全跟踪控制算法研究26-41
• 3.1 引言26-27
• 3.2 完全跟踪控制策略27-32
• 3.2.1 基本原理和方法27-29
• 3.2.2 完全跟踪控制器设计29-30
• 3.2.3 仿真验证30-32
• 3.3 基于控制量细分的完全跟踪控制32-40
• 3.3.1 基本原理32-34
• 3.3.2 基于控制量细分的完全跟踪控制器设计34-37
• 3.3.3 仿真验证37-40
• 3.4 小结40-41
• 第4章 双轴光电跟踪转台的目标检测跟踪算法研究41-58
• 4.1 引言41
• 4.2 基于多特征融合的分层粒子滤波算法设计41-57
• 4.2.1 粒子滤波理论原理41-42
• 4.2.2 系统状态转移模型的构建42
• 4.2.3 分层粒子滤波框架42-44
• 4.2.4 基于角点特征的目标匹配44-46
• 4.2.5 颜色-边缘联合特征观测模型的建立46-49
• 4.2.6 整体的算法流程49-51
• 4.2.7 实验结果及分析51-57
• 4.3 小结57-58
• 第5章 半实物仿真实验及系统整体实验58-78
• 5.1 基于RTW和xPC Target半实物仿真58-63
• 5.1.1 基于RTW和xPC Target半实物仿真原理58-60
• 5.1.2 基于RTW和xPC Target的半实物仿真平台构建60-62
• 5.1.3 完全跟踪控制算法半实物仿真验证62-63
• 5.2 双轴光电跟踪转台系统实验63-77
• 5.2.1 实验环境模拟63-71
• 5.2.2 实验步骤71
• 5.2.3 实验结果及分析71-77
• 5.3 小结77-78
• 结论78-80
• 参考文献80-85
• 攻读学位期间发表的论文及其他成果85-86
• 致谢86

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本文编号：952685