【RM2022-南航长空御风步兵机器人弹道重力补偿方案】

步兵机器人重力补偿方案

南京航空航天大学长空御风战队视觉组 李晨

步兵发射17mm荧光弹丸，由于空气阻力及其他因素影响，弹道不能由弹速、云台仰角、重力加速度计算得出；

关于弹道的计算，有的学校采用收敛法、数学建模等方式实现，由于本人才疏学浅，只能暴力拟合，最终实测效果不错。

弹道采集

使用手机或者其它设备拍摄打弹视频，注意尽量正对弹道，注意消除畸变（略有误差影响也可后期调参消除，尽量准确）

在地面放一把卷尺，来换算像素与实际距离的关系

借助opencv鼠标交互，标出每一个弹丸位置，建议将pitch转轴当作原点

导出数据，导入excel（c++可以输出到文件，输出到txt后，excel可导入txt）

借助excel拟合不同pitch弹道

大致效果入下：

（可以看出弹道基本上是一个二次曲线，此外，可以借助看出步兵弹道散布，如果散布过大，建议push机械重新装配发射机构或push电控检查摩擦轮定速）

将不同pitch角度的数据汇总：

此处计算时，由于二次项系数都很小，所以将其乘一万倍来拟合，否则excel会出问题

二次曲线函数为 y=ax^2+bx+c，x为水平相对位置，y为垂直相对位置（我们采用mm为单位）。

将a b c 用散点图画出，可以发现三条线几乎分布在三条条直线附近，用直线来拟合a，b，c，得到公式 y=（a1*p+a2）x^2+（b1*p+b2）x+（c1*p+c2），p为pitch角度（弧度制）

整理可得p=（……）/(……)可直接计算出pitch角度。

例如，我们步兵在14m/s弹速下的参数：

p=(h-5.3080887441-0.0051630465s+0.00003129689860s^2)/(94.0430063408+1.0648636974s-0.00001895768531s^2)

实测发现，此模型计算结果始终在垂直距离上差一定的距离，这是由于相机和枪口的相对位置，以及前面累计的误差导致的，参与计算时，将y加或减几cm即可得到较好的重力补偿效果。

此外，我们自瞄采用了solvepnp，左乘旋转矩阵后即可得到敌方装甲板距离己方的x，y，z，

直接带入，即可得到pitch角

我们在单片机上部署时发现，如果直接计算会得出错误结果，需将s^2 、s分别算出待入，又是奇奇怪怪的bug。

具体效果如下：

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