基于传感器融合预测的改进跟踪前馈控制方法研究 |
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引用本文: | 李航,彭高亮,林鸿钊,陈朝.基于传感器融合预测的改进跟踪前馈控制方法研究[J].红外与激光工程,2023(5):423-433. |
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作者姓名: | 李航 彭高亮 林鸿钊 陈朝 |
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作者单位: | 1. 哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室;2. 哈尔滨工业大学机电工程学院 |
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基金项目: | 国家自然科学基金(52275099)~~; |
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摘 要: | 针对光电跟踪系统中CCD相机反馈帧率较低,延迟较大导致跟踪高速目标能力差、响应能力差的问题,提出一种基于传感器融合预测的改进跟踪前馈控制方法。为减小融合获得目标高阶运动状态噪声大的问题,提出一种基于微分跟踪的传感器融合策略;针对图像反馈延迟问题,提出一种降阶匀加速Kalman模型,根据融合获得的运动学信息,结合Kalman滤波进行预测跟踪,补偿脱靶量的时间延迟,得到近似真实的目标位置和速度、加速度信息;针对低频输入信号引入闭环扰动问题,提出一种快速数据扩展方法,实现低频信号到高频信号的扩展;根据传感器融合预测结果,设计跟踪前馈控制器,提高系统的响应速度。仿真结果和实验结果均表明该前馈方法能够对CCD反馈延迟导致的跟踪误差进行补偿。实验结果表明:该方法能够大幅提高系统对高速目标的跟踪性能,在目标运动状态相同条件下,相比补偿前跟踪误差减小约83.67%。
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关 键 词: | 预测滤波 前馈控制 传感器融合 最小二乘多项式拟合 跟踪补偿 |
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