[发明专利]一种基于记忆更迭的无人机速度自适应象限跟踪控制方法

权利要求书

1.一种基于记忆更迭的无人机速度自适应象限跟踪控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，实时采集无人机图像，利用无人机检测模型进行图像检测，提取图像检测结果中的无人机预测框参数信息，处理预测框参数，获取视野中心点到无人机预测框中心点的像素差矢量；

步骤2，利用步骤1中得到的像素差矢量生成跟踪控制指令，具体步骤为：

1)根据约定的视野中央区域面积占比，计算X轴、Y轴方向的偏移阈值X₀、Y₀，X₀和-X₀将X轴分为3段，Y₀和-Y₀将Y轴分为3段，判断像素差矢量重点在X、Y轴上投影所处的区间，获得无人机在X、Y轴方向的偏移状态，生成跟踪调整方向的控制指令；

2)根据速度自适应级数，分别计算X轴、Y轴方向上的速度阈值，利用像素差矢量的终点在X、Y轴方向投影所处的区间，获得无人机在X、Y轴方向的偏移程度，根据偏移程度自适应跟踪速度，生成跟踪调整速度的控制指令；

3)归一化比较像素差矢量在X轴和Y轴方向分量的模，判断不同方向的相对偏移程度，生成跟踪调整优先级的控制指令；

步骤3，根据控制指令生成速度标志位V、位置标志位L和优先级标志位P，根据以上标志位输出控制电平/脉冲信号，直接驱动步进电机，进而实现姿态调整与无人机跟踪。

2.根据权利要求1所述的基于记忆更迭的无人机速度自适应象限跟踪控制方法，其特征在于，步骤3中，采取跟踪状态记忆更迭的控制手段，所述跟踪状态记忆更迭，就是利用下一帧跟踪指令生成的跟踪控制状态覆盖当前的跟踪控制状态的思想，具体方法为：接收一帧指令并生成标志位，在标志位的控制下输出控制电平和控制脉冲，并保持输出状态，直到标志位改变。

3.根据权利要求2所述的基于记忆更迭的无人机速度自适应象限跟踪控制方法，其特征在于，步骤3中，使用多线程处理器，或者采取微控制器外挂信号发送模块的方法，实现跟踪状态记忆更迭，以避免连续输出脉冲信号时的控制器阻塞。

4.一种基于记忆更迭的无人机速度自适应象限跟踪控制系统，其特征在于，基于权利要求1-3所述的基于记忆更迭的无人机速度自适应象限跟踪控制方法，实现基于记忆更迭的无人机速度自适应象限跟踪控制，包括检测模块、执行模块和跟踪控制模块三个部分；

其中检测模块包括视觉系统和无人机检测模型，用于实时检测无人机目标并输出预测结果；执行模块包括双轴旋转平台、步进电机及其驱动器，用于装载视觉系统，实时跟踪目标无人机；跟踪控制模块包括控制字生成模块、象限跟踪控制器、步进电机控制模块，用于处理预测结果、解析控制指令、生成步进电机控制信号及硬件保护。

5.根据权利要求4所述的基于记忆更迭的无人机速度自适应象限跟踪控制系统，其特征在于，采用USB变焦单目摄像头搭建视觉系统，采用YOLOv5检测框架搭建无人机检测模型；控制字生成模块嵌入到YOLOv5的检测框架中，控制指令通过串口发送至象限跟踪控制器；采用ATmega328p芯片及一系列扩展电路搭建象限跟踪控制器；采用由两台57步进电机驱动的双轴旋转平台搭建执行模块。

6.根据权利要求4所述的基于记忆更迭的无人机速度自适应象限跟踪控制系统，其特征在于，所述象限跟踪控制器，包括单片机控制电路、串行指令传输电路、限位保护电路、按键调整电路、驱动脉冲发生电路和电源管理模块6个部分，其中串行指令传输电路、限位保护电路和按键调整电路并联至单片机控制电路作为输入，分别用于控制字信号、限位报警信号、按键调整信号的输入；单片机控制电路输出步进电机的方向、使能控制电平至步进电机控制模块；驱动脉冲发生电路接收单片机控制电路的变频控制电平，输出驱动脉冲信号至步进电机控制模块。