何浩瑋 林云漢，3 紀(jì)文龍

（1.武漢科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 武漢 430065）

（2.智能信息處理與實(shí)時(shí)工業(yè)系統(tǒng)湖北重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 武漢 430065）

（3.武漢科技大學(xué)機(jī)器人與智能系統(tǒng)研究院 武漢 430081）

1 引言

船載水炮屬于船舶輔助設(shè)備，既可用于海上消防［1］，也可作為非殺傷性武器用于警示和驅(qū)逐敵方目標(biāo)。然而船載水炮在船舶行進(jìn)射擊過程中受到海上風(fēng)、浪、氣流的干擾，會(huì)出現(xiàn)射流抖動(dòng)、落點(diǎn)偏移、射流分散等問題［2］，因此需要對(duì)射流進(jìn)行補(bǔ)償，維持射流的穩(wěn)定。

維持穩(wěn)定的方法一般分為：通過隔離外部擾動(dòng)維持穩(wěn)定的方法和通過抵抗外部擾動(dòng)維持穩(wěn)定的方法。隔離外部擾動(dòng)是將工作設(shè)備固定在一個(gè)穩(wěn)定平臺(tái)上［3］，無論載體姿態(tài)怎樣變化，穩(wěn)定平臺(tái)的臺(tái)面都可以保持水平，工作設(shè)備如同安裝在地面上一樣，保證工作的穩(wěn)定。LIU F等［4］、VERMA M等［5］、陳坤等［6］將這種方法用于維持相機(jī)視軸的穩(wěn)定，提高成像質(zhì)量。潘良勇等［7］應(yīng)用這種方法提高天線系統(tǒng)的跟蹤精度。趙春標(biāo)等［8］將穩(wěn)定平臺(tái)應(yīng)用于機(jī)載慣導(dǎo)系統(tǒng)，提高了機(jī)載慣導(dǎo)的響應(yīng)速度和精度。但是這種方法通常價(jià)格高昂，方式復(fù)雜，并且大型設(shè)備普遍有著較大的自重，在作業(yè)時(shí)也會(huì)產(chǎn)生較大的振動(dòng)，因此大型設(shè)備不適用這種方法。

抵抗外部擾動(dòng)維持穩(wěn)定的方法多應(yīng)用于只需保持工作終端穩(wěn)定，工作設(shè)備本身不穩(wěn)定的場(chǎng)景，主要是通過控制水平方位隨動(dòng)和豎直高低隨動(dòng)來達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，廣泛引用于自身具備轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)的設(shè)備［9］。如FANG Chu 等［10］、趙磊等［11］應(yīng)用這種方法有效提高了激光武器的控制精度，實(shí)現(xiàn)激光武器的精確毀傷。張麗蓮等［12～13］使用滑?？刂频碾S動(dòng)系統(tǒng)法實(shí)現(xiàn)了艦載火炮射擊線的穩(wěn)定，提高了火炮的響應(yīng)能力和動(dòng)態(tài)精度。

船載水炮與上述武器的區(qū)別在于：水炮射流是持續(xù)打擊目標(biāo)的，這就具備了實(shí)時(shí)的視覺反饋的條件，因此也有人通過建立射流運(yùn)動(dòng)軌跡模型并進(jìn)行補(bǔ)償，來提高射流打擊準(zhǔn)確率。陳學(xué)軍等［14］對(duì)消防水炮射流進(jìn)行建模并進(jìn)行定位補(bǔ)償，提高了水炮的定位速度和精度。王冬月［15～16］將紅外技術(shù)應(yīng)用于射流定位補(bǔ)償，構(gòu)建了閉環(huán)水炮控制系統(tǒng)。LI N等［17］，ZHANG C Y 等［18］以及本團(tuán)隊(duì)［19］將反向傳播技術(shù)應(yīng)用于射流模型調(diào)整，提高了射流模型的泛化能力和打擊精度。但是僅對(duì)射流運(yùn)動(dòng)軌跡模型調(diào)整無法快速地對(duì)載體擾動(dòng)做出反應(yīng)，需要控制水炮電機(jī)一起隨動(dòng)，抵抗載體擾動(dòng)從而達(dá)到穩(wěn)定射流的效果。

本文將光電成像設(shè)備和慣性測(cè)量單元（Inertial Measurement Unit，IMU）應(yīng)用于智能水炮系統(tǒng)中，并針對(duì)該系統(tǒng)提出了一種基于船體姿態(tài)變化與射流落點(diǎn)反饋的兩軸水炮射流穩(wěn)定補(bǔ)償方法，使用IMU 采集監(jiān)控船體姿態(tài)，并根據(jù)船體姿態(tài)變化控制水炮關(guān)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)補(bǔ)償載體姿態(tài)擾動(dòng)，同時(shí)通過對(duì)射流圖像信息進(jìn)行射流分割與落點(diǎn)計(jì)算，獲取射流落點(diǎn)的狀態(tài)，計(jì)算水炮關(guān)節(jié)電機(jī)的補(bǔ)償角度，對(duì)水炮進(jìn)行實(shí)時(shí)的調(diào)整與補(bǔ)償。經(jīng)過仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和實(shí)際實(shí)驗(yàn)測(cè)試，本方法有效地提高了射流的穩(wěn)定性和打擊準(zhǔn)確率。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本文設(shè)計(jì)的智能船載水炮系統(tǒng)首先對(duì)操作者選定的目標(biāo)進(jìn)行跟蹤鎖定，計(jì)算目標(biāo)位置，監(jiān)測(cè)船體的姿態(tài)變化，計(jì)算船體的姿態(tài)變化角度，通過視覺模塊計(jì)算射流落點(diǎn)位置計(jì)算落點(diǎn)狀態(tài)信息，將船體的姿態(tài)變化角度和落點(diǎn)狀態(tài)信息反饋給控制系統(tǒng)，對(duì)水炮關(guān)節(jié)角，進(jìn)行補(bǔ)償與調(diào)整提高船載水炮的射流穩(wěn)定性。

如圖1（a）所示，系統(tǒng)采用一個(gè)光電云臺(tái)和一個(gè)IMU 作為傳感器，采集環(huán)境信息和船體的姿態(tài)信息，其中光電云臺(tái)上除了視覺攝像頭外還帶有激光測(cè)距儀。采用六自由度活動(dòng)平臺(tái)模擬船體晃動(dòng)的場(chǎng)景，水炮和光電云臺(tái)安裝在六自由度活動(dòng)平臺(tái)上，控制臺(tái)中集成了計(jì)算機(jī)和顯示設(shè)備，用于控制水炮系統(tǒng)和顯示圖像及相關(guān)數(shù)據(jù)信息。實(shí)際平臺(tái)的安裝與布置如圖1（b）所示。

圖1 智能水炮系統(tǒng)的硬件組成

3 方法

本文提出的基于射流落點(diǎn)與船體運(yùn)動(dòng)反饋的水炮射流穩(wěn)定控制方法分為三個(gè)部分：關(guān)節(jié)角度計(jì)算、射流落點(diǎn)狀態(tài)計(jì)算、射流穩(wěn)定補(bǔ)償。

首先獲取目標(biāo)的位置，并通過幾何法計(jì)算水炮的偏航角，對(duì)應(yīng)的是水炮水平關(guān)節(jié)電機(jī)的理論值，通過射流落點(diǎn)預(yù)測(cè)模型計(jì)算水炮的俯仰角，對(duì)應(yīng)的是水炮豎直關(guān)節(jié)電機(jī)的理論值，將計(jì)算出來水炮關(guān)節(jié)角的理論值通過PID 控制器控制水炮運(yùn)動(dòng)，當(dāng)監(jiān)測(cè)到射流時(shí)，對(duì)射流圖像進(jìn)行分割，并計(jì)算射流落點(diǎn)位置，根據(jù)目標(biāo)位置與落點(diǎn)位置，計(jì)算打擊誤差，并根據(jù)打擊誤差計(jì)算射流落點(diǎn)狀態(tài)，然后根據(jù)射流落點(diǎn)狀態(tài)計(jì)算水炮關(guān)節(jié)角的調(diào)整角度，當(dāng)IMU監(jiān)測(cè)到的船體姿態(tài)發(fā)生變化的時(shí)候，根據(jù)船體的姿態(tài)變化角度計(jì)算水炮關(guān)節(jié)角的補(bǔ)償角度，將關(guān)節(jié)角的調(diào)整角度和補(bǔ)償角度作為負(fù)反饋，和關(guān)節(jié)角的理論角度一起輸入PID 控制器，實(shí)現(xiàn)水炮射流的穩(wěn)定控制。

3.1 關(guān)節(jié)角度計(jì)算

本系統(tǒng)的水炮由兩個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)的關(guān)節(jié)電機(jī)組成，分別用于控制水炮的偏航角和俯仰角運(yùn)動(dòng)。

本團(tuán)隊(duì)早先發(fā)表的射流預(yù)測(cè)模型［19］已經(jīng)完成了如式（1）所示的基于幾何關(guān)系的偏航角計(jì)算和式（2）所示的基于射流模型的俯仰角計(jì)算。Gx，Gy的幾何關(guān)系如圖2所示。

圖2 水炮與目標(biāo)G的坐標(biāo)關(guān)系

式（2）中x為落點(diǎn)到水炮坐標(biāo)系原點(diǎn)的垂直距離。

3.2 射流落點(diǎn)狀態(tài)計(jì)算

本文的方法中需要使用射流落點(diǎn)狀態(tài)計(jì)算水炮關(guān)節(jié)補(bǔ)償角，為了提供準(zhǔn)確的落點(diǎn)狀態(tài)信息，本文設(shè)計(jì)了一種射流落點(diǎn)狀態(tài)計(jì)算方法。

在射流分割與落點(diǎn)計(jì)算模塊中采用Deep-LabV3+網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行射流語義分割，通過對(duì)分割出來的射流進(jìn)行邊緣檢測(cè)，計(jì)算出射流落點(diǎn)的位置L(Lx，Ly)。

目標(biāo)識(shí)別模塊與目標(biāo)跟蹤模塊計(jì)算出待打擊目標(biāo)區(qū)域G(Gx，Gy，length，width)。其中(Gx，Gy)表示目標(biāo)中心位置的坐標(biāo)，（length，width）表示打擊區(qū)域的長(zhǎng)和寬。本文假設(shè)射流落點(diǎn)落在以(Gx，Gy)為中心，長(zhǎng)length，寬width的區(qū)域內(nèi)即為打中目標(biāo)，不需要進(jìn)行調(diào)整。如圖2所示。

定義落點(diǎn)狀態(tài)State(Sh，Sv，ΔSteph，ΔStepv)，其中(Sh，Sv)表示落點(diǎn)相對(duì)于目標(biāo)中心點(diǎn)的方位，同時(shí)也代表了射流落點(diǎn)的調(diào)整方向。 (ΔSteph，ΔStepv)表示射流落點(diǎn)需要調(diào)整的步長(zhǎng)。State 使用射流落點(diǎn)與目標(biāo)位置的偏差E(Δx，Δy)進(jìn)行評(píng)估，E計(jì)算方式如式（3）所示：

射流落點(diǎn)相對(duì)于目標(biāo)的方位與調(diào)整方向根據(jù)E(Δx，Δy)的正負(fù)來確定。本文中，水炮偏航角以水炮水平順時(shí)針旋轉(zhuǎn)為正，水炮俯仰角以向上旋轉(zhuǎn)為正。當(dāng)Δx＞0 時(shí)，射流落點(diǎn)相較于目標(biāo)位置偏右，應(yīng)把水炮偏航角θy向水平逆時(shí)針調(diào)整，調(diào)整角度方向?yàn)樨?fù)，落點(diǎn)的方位即可表示調(diào)整的方向，即：

當(dāng)Δy＞0 時(shí)，射流落點(diǎn)相較于目標(biāo)位置偏上，應(yīng)把水炮的俯仰角θp向下調(diào)整，調(diào)整角度方向?yàn)樨?fù)，即：

由于迭代調(diào)整策略依賴于射流語義分割的速度，為了保證調(diào)整的準(zhǔn)確性，每次調(diào)整角度不能大于一次分割間隔中水炮所能運(yùn)行的最大運(yùn)行角度θ，如式（6）所示：

其中，vmax是水炮電機(jī)的最大運(yùn)行速度，tmin是在理想環(huán)境下的射流最快分割速度。

兩次射流分割間隔時(shí)間內(nèi)水炮最大的調(diào)整角度對(duì)應(yīng)最大調(diào)整步長(zhǎng)，此處定義水炮一次調(diào)整即為以水炮為圓心，以水炮到目標(biāo)的距離dis為半徑，畫了一個(gè)角度為θ的圓弧。如圖3 所示圓弧兩端的直線距離即為最大調(diào)整步長(zhǎng)Stepmax，其計(jì)算方法如式（7）所示。

圖3 最大步長(zhǎng)示意圖

射流落點(diǎn)的調(diào)整步長(zhǎng)(ΔSteph，ΔStepv)是根據(jù)打擊誤差E(Δx，Δy)的大小確定的，調(diào)整步長(zhǎng)隨著誤差距離的變大而變大，并呈梯度增長(zhǎng)，但最大不能超過Stepmax。水平方向的調(diào)整步長(zhǎng)如式（8）所示。豎直方向如式（9）所示。

3.3 射流穩(wěn)定補(bǔ)償方法

首先從目標(biāo)識(shí)別與跟蹤模塊獲取t時(shí)刻的目標(biāo)位置G(Gx(t)，Gy(t) )，代入式（1）和式（2）計(jì)算t時(shí)刻水炮水平電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)角度θ1(t)和豎直電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)角度θ2(t)：

水炮在打擊過程中會(huì)受到船體姿態(tài)變化的干擾，需要對(duì)船體的姿態(tài)變化進(jìn)行補(bǔ)償。船體的姿態(tài)變化是通過IMU采集的，采集到的原始數(shù)據(jù)中有噪聲干擾，本文采用自適應(yīng)卡爾曼濾波補(bǔ)償算法［20］過濾IMU 的噪聲，獲得t時(shí)刻的船體姿態(tài)角W(t)=[wr(t)，wp(t)，wy(t)]T。然后與記錄下來的船體靜止?fàn)顟B(tài)的姿態(tài)Winit=[wr，wp，wy]T進(jìn)行運(yùn)算，得到船體的姿態(tài)變化角：

在安裝IMU時(shí)，我們將IMU的偏航角與水炮的偏航角對(duì)應(yīng)，將IMU 的俯仰角與水炮的俯仰角對(duì)應(yīng)，通過標(biāo)定之后，IMU 采集到的偏航角變化與俯仰角變化就等同于水炮的變化。已知船體坐標(biāo)系O-XbYbZb分別繞X軸、Y軸、Z軸旋轉(zhuǎn)一定角度之后可以得到水炮的坐標(biāo)系O-XgYgZg，它們的關(guān)系可以描述為

其中為標(biāo)定矩陣，如式（13）所示：

其中Skx、Sky、Skz為IMU 的安裝誤差系數(shù)，Kxy、Kxz、Kyx、Kyz、Kzx、Kzy為IMU的標(biāo)定因數(shù)。

由于水炮本身僅有兩個(gè)關(guān)節(jié)電機(jī)，分別對(duì)應(yīng)偏航角和俯仰角，無法有效地補(bǔ)償翻滾角，同時(shí)IMU無法采集到射流落點(diǎn)數(shù)據(jù)，無法對(duì)射流進(jìn)行修正。因此，本系統(tǒng)引入了機(jī)器視覺進(jìn)行射流分割與落點(diǎn)計(jì)算，并評(píng)估落點(diǎn)狀態(tài)，提出基于IMU 的船體姿態(tài)數(shù)據(jù)和射流落點(diǎn)狀態(tài)的穩(wěn)定補(bǔ)償方法，使用IMU采集到的姿態(tài)變化角計(jì)算水炮的姿態(tài)補(bǔ)償角，對(duì)水炮的偏航角與俯仰角進(jìn)行補(bǔ)償，然后根據(jù)射流落點(diǎn)狀態(tài)計(jì)算水炮關(guān)節(jié)調(diào)整角，對(duì)水炮進(jìn)行調(diào)整，從而提高射流打擊精確度。

使用式（11）求出的船體姿態(tài)變化量乘以式（13）的標(biāo)定矩陣得出水炮的姿態(tài)變化量，水炮的姿態(tài)補(bǔ)償角Δθ(t)=[Δθ1(t)，Δθ2(t)]T計(jì)算方法如式（14）所示。

其中Δθ1(t)表示水炮水平電機(jī)補(bǔ)償角，對(duì)應(yīng)偏航角補(bǔ)償，Δθ2(t)表示水炮豎直電機(jī)補(bǔ)償角，對(duì)應(yīng)俯仰角補(bǔ)償。

將式（14）計(jì)算出來的水炮水平電機(jī)和豎直電機(jī)的補(bǔ)償角度作為負(fù)反饋輸入到控制器中即可完成偏航角和俯仰角的補(bǔ)償。關(guān)于翻滾角和其他因素的調(diào)整，本方法采用基于落點(diǎn)狀態(tài)State 的迭代調(diào)整策略來調(diào)整：根據(jù)t時(shí)刻的計(jì)算出來的落點(diǎn)狀態(tài)State，在射流裝置當(dāng)前關(guān)節(jié)角上根據(jù)需要調(diào)整的方向加上或減去調(diào)整角度Δθ′( )t。調(diào)整角度是根據(jù)State中的方向和步長(zhǎng)ΔStep計(jì)算的。

本文的控制流程如圖4 所示，將式（10）算出的水炮俯仰角和偏航角作為PID控制器的輸入x(t)：

圖4 控制器結(jié)構(gòu)圖

通過PID 控制水炮電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)并打擊目標(biāo)，水炮當(dāng)前角度作為水炮電機(jī)的執(zhí)行量y(t)：

當(dāng)監(jiān)測(cè)到船體發(fā)生運(yùn)動(dòng)時(shí)，對(duì)IMU采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到船體的姿態(tài)變化角Δθ(t)：

當(dāng)監(jiān)控到射流時(shí)，使用3.2 節(jié)中的方法對(duì)射流圖像進(jìn)行射流落點(diǎn)與評(píng)估，求出射流落點(diǎn)狀態(tài)State，根據(jù)落點(diǎn)狀態(tài)計(jì)算水炮調(diào)整角度Δθ′(t)：

PID 控制器包括比例Kp、微分Ti和積分項(xiàng)TD，其控制器表達(dá)式為

其中u(t)為PID 控制量的輸出，誤差量e（t）可用下式計(jì)算：

4 實(shí)驗(yàn)

為了驗(yàn)證本系統(tǒng)的實(shí)際性能以及測(cè)試射流的穩(wěn)定效果，本節(jié)實(shí)驗(yàn)從使用真實(shí)采集的船舶姿態(tài)變化擾動(dòng)的仿真實(shí)驗(yàn)和基于圖1（b）的實(shí)際平臺(tái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)兩個(gè)方面展開。

4.1 仿真實(shí)驗(yàn)

本文采集了真實(shí)船舶在真實(shí)海域行駛時(shí)的船體姿態(tài)變化，并經(jīng)過濾波處理，作為仿真實(shí)驗(yàn)的擾動(dòng)輸入。其中200s 的姿態(tài)變化曲線如圖5（a）所示。仿真實(shí)驗(yàn)中，本文將目標(biāo)區(qū)域固定在離水炮直線距離26m 的位置，在實(shí)際應(yīng)用中，若射流落點(diǎn)偏移超過5m，則說明計(jì)算出來的目標(biāo)位置可能有誤，需要重新計(jì)算。因此，本文選擇在以目標(biāo)為圓心，以5m 為半徑的區(qū)域內(nèi)隨機(jī)生成一些落點(diǎn)，通過隨機(jī)生成落點(diǎn)的方法來模擬外界擾動(dòng)因素造成的射流偏移和落點(diǎn)偏差，然后將船體擾動(dòng)加入，使用射流模型補(bǔ)償?shù)姆椒ㄅc本文中的方法進(jìn)行對(duì)比。記錄200s 內(nèi)的射流落點(diǎn)偏差，每隔20s 的射流落點(diǎn)不同方向上的誤差如表1 所示，表中數(shù)據(jù)的符號(hào)代表落點(diǎn)偏離的方向，計(jì)算平均誤差時(shí)取絕對(duì)值。

表1 仿真實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)展示

圖5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖

分別記錄200s 內(nèi)的射流落點(diǎn)偏差，并將水平方向和豎直反向上的誤差對(duì)比結(jié)果繪制成折線圖，如圖5（b）和圖5（c）所示。計(jì)算水平方向上落點(diǎn)與目標(biāo)位置的平均打擊誤差，使用射流模型補(bǔ)償方法水平方向上的平均誤差約為2.17m，使用本文方法時(shí)，水平方向上的平均誤差約為0.15m。計(jì)算豎直方向上的落點(diǎn)與目標(biāo)位置的平均打擊誤差，使用射流模型補(bǔ)償時(shí)的豎直方向上的平均誤差約為2.33m，使用本文方法時(shí)，豎直方向上的平均誤差約為0.13m 對(duì)比平均誤差可以看出使用射流模型補(bǔ)償?shù)姆椒〞r(shí)比未使用射流補(bǔ)償方法射流落點(diǎn)偏差有所降低，但是仍然有著較為明顯的偏差，且射流偏差隨船體姿態(tài)變化反復(fù)波動(dòng)，無法持續(xù)、準(zhǔn)確的打擊目標(biāo)。使用本文方法時(shí)，射流落點(diǎn)與目標(biāo)位置的誤差波動(dòng)顯著減緩，相比于使用射流模型補(bǔ)償方法，使用本文方法的誤差縮小了84%，有效地提高打擊準(zhǔn)確率。

4.2 實(shí)際實(shí)驗(yàn)

實(shí)際實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地為校內(nèi)小型人工湖，實(shí)驗(yàn)設(shè)備如圖1（b）所示，湖中的藍(lán)色桶狀物為待打擊目標(biāo)。六自由度活動(dòng)平臺(tái)主要是為了模擬船舶在水中的運(yùn)動(dòng)，因此我們直接加載圖5（a）的真實(shí)船舶運(yùn)動(dòng)。實(shí)驗(yàn)一共進(jìn)行200s，前100s 使用未開啟本文控制方法，后100s 開啟本文控制方法，每秒記錄一次水炮射流的落點(diǎn)到平臺(tái)的距離，實(shí)驗(yàn)一共重復(fù)20 次，實(shí)際打擊的效果如圖6所示。

圖6 實(shí)際實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景

從圖6中可以看出，前100s未開啟本文控制方法時(shí)，射流落點(diǎn)受外界影響較大，射流落點(diǎn)偏移明顯，后100s 開啟本文控制方法之后，射流落點(diǎn)受外界因素影響較小，雖然落點(diǎn)仍稍有偏差，但偏移距離顯著減少。經(jīng)過統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，計(jì)算射流落點(diǎn)與目標(biāo)位置的平均誤差，使用射流模型補(bǔ)償方法時(shí)的平均誤差約為2.56m，使用本文方法時(shí)平均誤差約為0.46m，相比于使用射流模型補(bǔ)償方法平均縮小了約82%，符合仿真實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證結(jié)果。相比于其他穩(wěn)定控制方法，在船體姿態(tài)變化時(shí)，本文的方法能較快地進(jìn)行調(diào)整，顯著降低船體姿態(tài)變化對(duì)射流落點(diǎn)的影響。同時(shí)，本文基于射流落點(diǎn)狀態(tài)調(diào)整水炮，進(jìn)一步提高了射流落點(diǎn)的命中率。

5 結(jié)語

本文設(shè)計(jì)了一種裝備于運(yùn)動(dòng)船體的能精確射擊運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的智能水炮系統(tǒng)。系統(tǒng)中使用光電云臺(tái)識(shí)別目標(biāo)、跟蹤目標(biāo)和獲取射流圖像，IMU 監(jiān)控船體姿態(tài)變化，水炮本體噴出射流打擊目標(biāo)。為了提高船體運(yùn)動(dòng)時(shí)水炮射流對(duì)目標(biāo)的射擊精度，提出一種水炮射流穩(wěn)定補(bǔ)償方法。該方法使用IMU 采集到船體姿態(tài)變化信息，控制水炮對(duì)應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償，降低了船體運(yùn)動(dòng)對(duì)射流的影響，并根據(jù)射流落點(diǎn)狀態(tài)對(duì)水炮進(jìn)行調(diào)整，提高了射流落點(diǎn)的命中率，實(shí)現(xiàn)了裝載于運(yùn)動(dòng)船體的水炮對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的精準(zhǔn)、自主打擊。