题目：基于视觉的自动空中加油近距引导技术研究

自动空中加油是未来空中加油技术的发展趋势。对于我国采用的插头锥管式加油方式来说，主要依靠受油机的操纵来完成加油，所以受油机的近距引导技术是实现该方式下自动空中加油的关键。这就需要精确测量加油锥管相对于受油机的位置和姿态，并对受油机进行有效的引导和控制来完成加油对接。本文主要对其近距视觉导航方法和引导控制方法进行研究。在近距视觉导航方法方面，提出了一种基于双目立体视觉的近距导航方法。该方法使用安装在受油机上的两个摄像机拍摄加油锥管上光学标记的图像，采用轮廓跟踪法提取像点，根据对极几何约束完成像点的快速匹配，利用空间圆拟合法计算加油锥管的位置和姿态。仿真实验表明，该方法具有较高的位置和姿态测量精度，满足了自动空中加油的要求，具有较好的应用前景。在引导控制方法方面，研究了基于参考轨迹的引导方法和基于轨迹跟踪的控制方法，设计实现了参考轨迹发生器与轨迹跟踪控制器。轨迹发生器产生一条平滑可行的轨迹，引导受油机向加油锥管运动，轨迹跟踪控制器控制受油机跟踪参考轨迹，两者协同完成加油对接。参考轨迹采用了按照时间要求和边界条件确定的多项式曲线形式，首先引导受油机进行高度和侧向对准，然后逐渐缩小前向距离；轨迹跟踪控制器采用了LQR方法进行设计，可保证受油机较好地跟踪参考轨迹，且具有良好的抗风性能。仿真实验结果表明，该引导控制方法具有比较满意的性能，满足了自动空中加油的需要。最后根据课题需要，研究开发了分布式仿真系统，为空中加油近距引导技术的研究提供了数字化仿真和实验的平台，并在此仿真环境中进行了近距引导过程的初步仿真和视景显示。