The probe-and-drogue autonomous aerial refueling (AAR) docking suffers the multiwind disturbances leading to the low accuracy of receiver position control and drogue relative position estimation. This article proposes a bionic visual navigation control system in a hardware-in-loop simulation environment and further develops an AAR outfield experiment platform for promoting the success of probe-and-drogue AAR docking. The drogue region and markers are detected by the biological method imitating the eagle-eye color vision mechanism. The different visual navigation methods based on the ellipse fitting, marker matching, and marker prediction are, respectively, applied to the three possible situations in AAR docking for precise pose estimation. Moreover, a relative position control scheme of the receiver, which is constructed by back-stepping design technique and gain-adaptive equivalent sliding mode control, is proposed to compensate multi-wind disturbances and model uncertainties. Fuzzy logic position strategy is designed to compensate swing of the drogue caused by the multiwind disturbances. The AAR outfield experiment platform contains two unmanned aerial vehicles to verify a part of the proposed navigation control method. Extensive experimental results are presented to demonstrate the effectiveness of the bionic visual navigation control system for the high accuracy of the visual navigation and antidisturbance position control.

中文翻译：

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探空机器人自动空中加油的仿生视觉控制

探空自动加油（AAR）对接遭受多风干扰，导致接收器位置控制和锥度相对位置估计的精度较低。本文提出了一种在硬件在环仿真环境中的仿生视觉导航控制系统，并进一步开发了一种AAR外场实验平台，以促进探空AAR对接的成功。通过模仿鹰眼彩色视觉机制的生物学方法来检测锥虫区域和标记。基于椭圆拟合，标记匹配和标记预测的不同视觉导航方法分别应用于AAR对接中的三种可能情况，以进行精确的姿态估计。而且，接收机的相对位置控制方案，提出了一种由后推设计技术和增益自适应等效滑模控制构成的补偿多风干扰和模型不确定性的方法。设计了模糊逻辑位置策略来补偿由多风扰动引起的锥套摆动。AAR外场实验平台包含两架无人飞行器，以验证所提出的导航控制方法的一部分。提出了广泛的实验结果，以证明仿生视觉导航控制系统对于视觉导航和防干扰位置控制的高精度的有效性。设计了模糊逻辑位置策略来补偿由多风扰动引起的锥套摆动。AAR外场实验平台包含两架无人飞行器，以验证所提出的导航控制方法的一部分。提出了广泛的实验结果，以证明仿生视觉导航控制系统对于视觉导航和防干扰位置控制的高精度的有效性。设计了模糊逻辑位置策略来补偿由多风扰动引起的锥套摆动。AAR外场实验平台包含两架无人飞行器，以验证所提出的导航控制方法的一部分。提出了广泛的实验结果，以证明仿生视觉导航控制系统对于视觉导航和防干扰位置控制的高精度的有效性。