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龙图腾网获悉北京航空航天大学申请的专利一种速度控制模式下的图像伺服软管式自动空中加油对接控制方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN118051074B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-10-24发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202410036735.3，技术领域涉及：G05D13/62；该发明授权一种速度控制模式下的图像伺服软管式自动空中加油对接控制方法是由全权;刘润潇设计研发完成，并于2024-01-10向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种速度控制模式下的图像伺服软管式自动空中加油对接控制方法在说明书摘要公布了：本发明提出一种速度控制模式下的图像伺服软管式自动空中加油对接控制方法，包括如下：一：完成速度控制模式下的软管式自动空中加油对接控制问题描述；二：速度模式下的图像伺服模型建立、相机运动模型建立；三：基于速度模式下的图像伺服模型和相机运动模型，设计受油机相对地面坐标系的期望速度；四：根据制导模型，设计基于加性分解的动态反演速度跟踪控制器。本发明解决了在已有底层控制器不可修改或为了安全不允许直接控制油门和舵面的情况下，基于图像伺服方法完成受油机速度控制模式下软管式自动空中加油对接的控制问题，满足安全性、可靠性、鲁棒性，使得软管式自动空中加油对接可以高效、安全地被完成，更贴近于实际应用场。

本发明授权一种速度控制模式下的图像伺服软管式自动空中加油对接控制方法在权利要求书中公布了：1.一种速度控制模式下的图像伺服软管式自动空中加油对接控制方法，其特征在于：包括步骤如下： 步骤一：完成速度控制模式下的软管式自动空中加油对接控制问题描述，包括坐标系建立、受油机六自由度模型建立、速度控制模式下的受油机制导模型建立、控制问题总结； 步骤二：速度模式下的图像伺服模型建立、相机运动模型建立； 步骤三：基于速度模式下的图像伺服模型和相机运动模型，设计受油机相对地面坐标系的期望速度； 步骤四：根据制导模型，设计基于加性分解的动态反演速度跟踪控制器； 在步骤一中，根据速度控制模式下软管式自动空中加油对接过程中各物体的运动关系，建立描述对接控制问题所需的所有坐标系； 为了建立对接阶段系统模型时，需要定义五个坐标系：地面坐标系ogxgygzg，受油机坐标系orxryrzr，加油机坐标系otxtytzt，相机坐标系ocxcyczc和相对坐标系orexreyrezre； 表示在j坐标系下物体i的某状态；Rij,i,j∈{g,r,t,c,re}表示从j坐标系到i坐标系的旋转矩阵；是加油机在地面坐标系中的前向飞行速度，Rrt表示用于描述受油机坐标系“r”相对于加油机坐标系“t”的旋转矩阵； 在步骤一中，根据速度控制模式下软管式自动空中加油对接问题的情景，建立受油机的六自由度模型； 在对接阶段，受油机的俯仰角变化范围很小，基准状态为等速平飞，其姿态满足协调转弯条件，即滚转角和侧滑角满足Φ＝β＝0，迎角α，航迹角γ和俯仰角θ满足θ＝γ+α；在这种情况下，受油机在加油机坐标系下的运动方程被解耦成横侧向通道运动和纵向通道运动；纵向通道的运动方程为： 横侧向通道的运动方程为： 其中，分别表示受油机重心在地面坐标系下三个方向的坐标，φ,θ,ψ分别表示三轴的欧拉角，表示受油机相对地面的速度，p,q,r分别表示三轴角速率，L,D,T,N分别表示升力、阻力、发动机推力、俯仰滚转偏航三个通道的力矩以及侧力，c1-c9分别表示转动惯量矩阵的九个元素；式1、2结合简化表示为： 其中，表示接收器的状态， 向量ur＝[δtδeδaδr]T表示控制输入，分别包括油门、升降舵、副翼和方向舵； 在步骤一中，跟据速度控制模式下软管式自动空中加油对接问题的情景，建立速度控制模式下受油机制导模型； 用模型预测控制实现速度控制模式的底层控制器，受油机在该底层控制器的作用下，其制导模型通过式4来描述： 其中，表示受油机在地面坐标系下的位置，表示受油机在地面坐标系下的速度，表示受油机在地面坐标系下的参考速度，Gx,Gy,Gz是从到的传递函数；传递函数Gx,Gy,Gz通过系统辨识的方式来获得； 在步骤一中，根据速度控制模式下的软管式自动空中加油对接问题的情景，完成控制问题； 设相机安装在锥管的顶端；定义锥套中心在图像坐标系中的投影为图像跟踪误差e定义为： 其中，是图像坐标系的原点；定义为深度，即相机与锥套中心平面在相机坐标系下沿着zc轴的距离；做出以下设置： 设置一：视觉识别模块准确地实时地返回锥套的中心坐标，估计深度； 设置二：加油机在整个对接阶段处于等速平飞状态，受油机初始状态与加油机相同； 设置三：受油机在底层控制器的作用下在没有扰动的情况下无静态误差地跟踪参考速度指令； 为式4设计合适的参考速度作为系统输入，使得图像跟踪误差和深度误差随时间增长均趋于零，即et→0,并使得对接误差随时间增长趋于零，即 在步骤二中，根据速度控制模式下软管式自动空中加油对接问题的情景，建立相应的图像伺服模型； 在图像伺服控制模型中，和之间的关系为： 其中，是相对线速度，是相对角速度；Rret＝Rct是从加油机坐标系到相对坐标系的转换矩阵，且有， 和是相对坐标系中相机和椎管的速度；被称为雅各比矩阵，结合式5和6得到：

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