无人机三轴云台视觉跟踪技术研究

王娜 李强

摘要：无人机在执行跟踪或者拍摄任务时容易由于外界扰动和自身机械震动而产生视觉偏离，搭载云台的无人机需要克服运动状态下的载体方位、俯仰方位、横摆方位的干扰，在获取图像后还需要对目标进行光电耦合。本设计选用STM32103Z作为四旋翼无人机的三轴控制器，运用细分驱动算法对电机进行精准控制，采用ARM15作为图像处理模块，对摄像头获取的目标图像进行滤波、光电耦合、特征对比，采用高精度陀螺仪采集角度及加速度信息，搭建了一套四旋翼无人机云台控制的闭环系统，减小了搭载摄像机的云台及激光发射器在目标锁定过程中的惯性位移偏差。系统实现了四旋翼无人机在进行目标跟踪及拍摄过程中的稳定飞行。

关键词：四旋翼无人机;STM32103Z;ARMl5;细分驱动算法;闭环控制系统

中图分类号：TP311 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2020）14-0038-03

隨着无人机技术的快速发展及广泛应用，无人机搭载的任务载荷系统呈现向智能化、高精度化、多样化方面发展，无人机视觉跟踪及拍摄系统应用于各个领域中。由于执行飞行任务的无人机稳定性差干扰因素众多，研发一款稳定精准的目标锁定及自动跟踪的无人机已经迫在眉睫，本设计选用四旋翼无人机作为控制云台的载体，用STM32103Z实现无人机电机的角度控制及陀螺仪的输入输出信号处理，用ARMl5进行目标图像处理，以此搭建一个闭环的云台控制系统来实现无人机的视觉跟踪及拍摄任务。该系统需要克服飞行过程中载体的各种振动、颠簸、光照变化等干扰，保证搭载在云台上的高清摄像头能在干扰力的作用下实现自我调整，保证高质量地完成跟踪及拍摄任务。……