[发明专利]一种基于主从式编队的水面目标检测与跟踪控制方法

说明书

本发明公开了一种基于主从式编队的水面目标检测与跟踪控制方法，将双目视觉摄像机分别固定在两个主USV上，采用三角测距法获得目标USV和主USV的实时距离。主USV上安装的GPS系统可获得实时定位信息，而目标USV上装有航向、航速、航向角速度传感器，利用主USV和目标USV安装的通讯设备进行交互。当目标USV接收到主USV的测距信息和位置坐标后完成定位处理将结果通过通讯设备发送给两个主USV，两个主USV以目标USV为领航者一起编队运动，并保持与目标USV之间的距离均等于最小安全距离，且两个主USV与目标USV连线之间的夹角为90°。本发明能够优化水面目标USV定位的性能，大大降低光照变化、能见度等外界因素对目标USV定位精确度的影响，提高对水面目标USV检测和跟踪的精度。

技术领域

本发明属于目标跟踪技术领域，具体涉及一种水面目标检测与跟踪控制方法。

背景技术

USV(Unmanned Surface Vehicle)作为一种水面自主运载工具，可以在危险的海洋环境中完成多种复杂任务的优势正受到广泛的运用，常用于实现水面目标的检测与跟踪。常用的检测设备有雷达、红外传感器、光视觉等。其中，视觉技术获得的目标和环境等区域更直观、细节等信息更详细，有利于识别和后续处理。

由于单个无人船利用双目视觉获取的信息来源单一，容易受光照变化、能见度、目标遮挡以及风浪导致的图像抖动等因素的影响，产生观测误差而导致跟踪精度的降低。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种基于主从式编队的水面目标检测与跟踪控制方法，将双目视觉摄像机分别固定在两个从USV上，采用三角测距法获得目标USV和从USV的实时距离。从USV上安装的GPS系统可获得实时定位信息，而目标USV上装有航向、航速、航向角速度传感器，利用从USV和目标USV安装的通讯设备进行交互。当目标USV接收到从USV的测距信息和位置坐标后完成定位处理将结果通过通讯设备发送给两个从USV，两个从USV以目标USV为领航者一起编队运动，并保持与目标USV之间的距离均等于最小安全距离，且两个从USV与目标USV连线之间的夹角为90°。本发明能够优化水面目标USV定位的性能，大大降低光照变化、能见度等外界因素对目标USV定位精确度的影响，提高对水面目标USV检测和跟踪的精度。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括如下步骤：

步骤1：所述主从式编队包括两个从USV和一个目标USV，两个从USV分别为USV1和USV2；在两个从USV和目标USV入水之前，对两个从USV和目标USV进行时钟同步；

步骤2：将两个从USV与目标USV放入水中；

两个从USV与目标USV的初始广义位置向量分别定义为：

X_n1(0)＝(x_n1(0) y_n1(0) ψ_n1(0))^T

X_n2(0)＝(x_n2(0) y_n2(0) ψ_n2(0))^T

X(0)＝(x(0) y(0) ψ(0))^T