题目：基于仿生智能的无人机自主空中加油技术研究

无人机自主空中加油技术可以提升无人机的作战效能和作战机动性，已成为无人机自主化和智能化领域的一个研究热点。实现无人机自主空中加油的关键是实时测量受油机相对于加油机的位置和姿态，为受油机提供精确的导航信息，并有效控制受油机，使受油机与加油机完成安全无碰撞地对接。本文主要围绕无人机的硬式自主空中加油技术，结合仿生智能的相关原理对其展开研究。首先，对自主空中加油系统结构进行了规划。整个系统主要分为视觉导航系统和控制系统两个子系统，视觉导航系统通过视觉测量求解出受油机和加油机的位姿信息，传递给控制系统实现自主空中加油。其次，研究了基于仿生视觉的图像预处理技术，包括视觉注意机制及交叉视觉皮质模型。针对于运动的目标，引入运动矢量对视觉注意机制进行改进，并将交叉视觉皮质模型应用于图像滤波，取得了较好效果。然后，研究了基于仿生视觉的受油机及受油机上受油口附近的光标记点的识别与跟踪，采用主动轮廓模型、人眼变分辨率机制及人工蜂群算法对Mean Shift目标跟踪算法进行了改进，取得了更好的识别与跟踪效果；并巧妙采用Mean Shift的聚类思想对光斑中心定位，精确地提取出特征点。同时，研究了基于点特征的目标位姿估计算法，包括成像系统模型、对应点匹配，位姿估计算法，并将其应用到所设计的自主空中加油系统中，对所设计的视觉目标定位算法进行仿真验证。从实验结果可以看出，该方案具有可行性和有效性，可达厘米级的测量精度。再次，研究了基于仿鸟行为及人工势场法的自主防撞，介绍了鸟类飞行特点及空中加油段的会和对接过程，并对人工势场法进行改进，应用于自主空中加油的自主防撞控制中。最后，利用Matlab虚拟工具箱设计了虚拟的自主空中加油软件平台，对所设计的视觉导航算法及自主防撞控制进行仿真验证。同时，搭建了基于投影仪和摄像机的半物理仿真平台，集成了图像采集与显示，目标识别与定位，位置和姿态测量算法等功能，为后续的进一步实验研究和深入开发奠定基础。