基于視覺導(dǎo)航的動態(tài)航跡優(yōu)化

吳成良，曹云峰，莊麗葵，謝 也，丁 萌

（1.南京航空航天大學(xué) 自動化學(xué)院，江蘇 南京210000；2.南京航空航天大學(xué) 航天學(xué)院，江蘇 南京210000；3.南京航空航天大學(xué) 民航學(xué)院，江蘇 南京210000）

基于視覺導(dǎo)航的動態(tài)航跡優(yōu)化

吳成良1，曹云峰2，莊麗葵2，謝 也1，丁 萌3

（1.南京航空航天大學(xué) 自動化學(xué)院，江蘇 南京210000；2.南京航空航天大學(xué) 航天學(xué)院，江蘇 南京210000；3.南京航空航天大學(xué) 民航學(xué)院，江蘇 南京210000）

針對基于視覺導(dǎo)航的航跡規(guī)劃技術(shù)存在的兩個問題：第一，作為一類存在有限測量量程的導(dǎo)航系統(tǒng)，視覺導(dǎo)航系統(tǒng)需要目標(biāo)始終出現(xiàn)在攝像頭的視野內(nèi)；第二，當(dāng)目標(biāo)始終在攝像頭的光軸延長線附近時，視覺算法能夠更有效率并且更準(zhǔn)確的解決位姿估計問題；文中首先將航跡優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化為最優(yōu)控制問題，結(jié)合飛行器運動動力學(xué)特性，設(shè)計最優(yōu)控制問題的約束與最優(yōu)指標(biāo)。然后，文中利用偽譜法將連續(xù)時間最優(yōu)控制問題轉(zhuǎn)化為離散時間非線性規(guī)劃問題，并在此基礎(chǔ)上研究了基于滾動時域的動態(tài)規(guī)劃方法，最終減少視覺導(dǎo)航誤差對航跡優(yōu)化的不良影響。

視覺導(dǎo)航；最優(yōu)控制；動態(tài)規(guī)劃；Gauss偽譜法；滾動時域

基于視覺導(dǎo)航的無人機自主飛行主要是利用裝配在無人機上的攝像頭獲得著陸場附近的圖像，并采用視覺技術(shù)估計無人機位置和姿態(tài)信息，同時感知著陸場周圍環(huán)境，輔助無人機完成自主飛行。基于視覺導(dǎo)航作為一種完全自主的導(dǎo)航方式，并不依賴于其他的地面和空中設(shè)備，故在提高無人機自主性方面有著很大的優(yōu)越性[1]。……