[发明专利]一种多弹种载枪打击型警用无人机及控制方法

权利要求书

1.一种多弹种载枪打击型警用无人机的控制方法，其特征在于，所述弹种载枪打击型警用无人机的控制方法包括：

第一步，通过双目摄像运动采集目标图像，并进行人脸识别，对识别后的图像传输至具有信息处理功能的单片机；

第二步，通过瞄准器进行目标跟踪，将获取目标的移动位置信息传输至具有信息处理功能的单片机；获取目标的移动位置信息中，采集一条高精度地图信息作为参考轨迹，当目标在这条参考轨迹上循迹运动时依据瞄准器的位置信息处理模块确定出目标身当前的位置点；

目标在循迹运动的过程中，根据采集的参考轨迹搜索出距离目标当前位置点最近的匹配点，选取距离最近匹配点一定距离的前向点；

目标的初始位置P(x)＝{x(0),y(0)}，由基于Wi-Fi信号通用定位方法得到，目标开始移动后，通过速度变化量，利用通用定位方法估计每一步目标的坐标，直到目标前进预定活动距离m后，进行一次定位，将定位结果作为目标当前结果，在随后的m米中，都基于上一次定位结果进行定位计算即同时利用定位结果修正定位误差；

根据获取的定位误差，找到目标打击中心，计算出打击中心处的轨迹跟踪偏差；

将获得的循迹状态变量构建全状态的线性反馈控制器，由此得到的反馈控制量即为目标反馈侧偏移距离，用于消除外部环境干扰和模型不准确性所产生的循迹误差；

根据得到的目标侧偏移距离，输入到瞄准器的轨迹跟踪模块实现轨迹跟踪；

第三步，所述单片机进行信息处理后，通过无线通信装置传输至目标端手机APP，进行手动或自动控制自动主装弹装置的执行指令信息。

2.如权利要求1所述多弹种载枪打击型警用无人机的控制方法，其特征在于，第二步中，提取出参考轨迹上最近匹配点以及选取距离最近匹配点一定距离的前向点，找出这两点的横向坐标和纵向坐标的差值，根据几何学关系求解出该最近匹配点处的位置状况信息。

3.如权利要求1所述多弹种载枪打击型警用无人机的控制方法，其特征在于，第二步中打击中心获取方法包括：目标在运动时受到侧偏移距离的影响，以打击中心建模消除所有与侧偏距离相关的影响因素，简化控制器结构的设计；式中x_la是目标质心沿目标身纵轴前向点距离，x_cop是目标质心至打击中心点的距离，I_zz是转动惯量；由于I_zz≈mab，于是就有x_cop≈a，这里m为目标的体积，a和b分别为目标前边缘和后边缘。

4.如权利要求1所述多弹种载枪打击型警用无人机的控制方法，其特征在于，第二步中打击中心处的轨迹跟踪偏差计算步骤如下：

假设只有小的偏转角并忽略纵向力，轨迹跟踪偏差计算如下：

Δψ＝ψ-ψ_r

e_cop＝e+x_psinΔψ

其中：ψ是目标运动指向，ψ_r是所述位置指向，Δψ是运动指向误差，x_p是前轴轴距，e是质心到最近匹配点的横向偏差，e_cop为打击中心点处的横向偏差；对以上各式微分得到：

建立的目标动力学模型为：

其中：a_y与U_y分别为横向加速度和横向速度，U_x是纵向速度，F_yf与F_yr分别是目标侧偏移距离和目标向其他方向侧偏移距离，I_zz是目标的转动惯量，S是运动距离，r是横摆角速度；以轨迹跟踪能力为目的，目标的动态状态变量U_y与r需要转变为与期望路径相关的状态变量，横向偏差加速度与运动指向偏差加速度同目标侧偏移距离的关系为：