利用飛行器對(duì)觀(guān)測(cè)目標(biāo)進(jìn)行定位的方法及系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種觀(guān)測(cè)目標(biāo)定位方法，包括：獲取飛行器產(chǎn)生的針對(duì)目標(biāo)的每個(gè)時(shí)刻的輸入數(shù)據(jù)，所述輸入數(shù)據(jù)包括目標(biāo)圖像數(shù)據(jù)和/或目標(biāo)測(cè)距數(shù)據(jù)；利用所述輸入數(shù)據(jù)構(gòu)造分類(lèi)序列；若所述分類(lèi)序列中存在滿(mǎn)足預(yù)定條件的兩個(gè)所述輸入數(shù)據(jù)時(shí)，利用第一定位算法進(jìn)行計(jì)算并輸出定位結(jié)果，否則，利用第二定位算法進(jìn)行計(jì)算并輸出定位結(jié)果；所述第一定位算法為兩點(diǎn)定位算法；所述第二定位算法為n點(diǎn)定位算法，n≥3。同時(shí)還公開(kāi)了一種觀(guān)測(cè)目標(biāo)定位系統(tǒng)，通過(guò)采用本發(fā)明可以滿(mǎn)足對(duì)被測(cè)目標(biāo)的高實(shí)時(shí)性和自動(dòng)定位。
【專(zhuān)利說(shuō)明】利用飛行器對(duì)觀(guān)測(cè)目標(biāo)進(jìn)行定位的方法及系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于觀(guān)測(cè)目標(biāo)定位領(lǐng)域，涉及一種利用飛行器對(duì)被測(cè)目標(biāo)進(jìn)行定位的方法 及系統(tǒng)，特別涉及利用無(wú)人機(jī)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行觀(guān)測(cè)并定位的方法及系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前，無(wú)論在軍用領(lǐng)域還是民用領(lǐng)域，我國(guó)的無(wú)人機(jī)的行業(yè)應(yīng)用均日益擴(kuò)展和深 入，比如軍事目標(biāo)搜尋、石油管道監(jiān)測(cè)、電力巡線(xiàn)、林業(yè)防火預(yù)警、農(nóng)業(yè)調(diào)查等。在這些行業(yè) 應(yīng)用中，無(wú)人機(jī)作為一種遙感應(yīng)用平臺(tái)的延伸，用于負(fù)責(zé)采集目標(biāo)信息，以供后續(xù)的遙感數(shù) 據(jù)使用，而目標(biāo)信息的定位是生成可用地理信息數(shù)據(jù)的前提和基礎(chǔ)。
[0003] 目前常用的無(wú)人機(jī)遙感目標(biāo)自主定位方法主要有基于偵察平臺(tái)三維坐標(biāo)、攝像機(jī) 軸向角和地形高程數(shù)據(jù)的目標(biāo)定位、基于圖像序列的目標(biāo)定位方法、基于多幀圖像共同點(diǎn) 的目標(biāo)定位方法、基于攝影測(cè)量前方交匯的定位方法、基于地表匹配輔助的目標(biāo)定位方法 等。
[0004] 基于偵察平臺(tái)三維坐標(biāo)、攝像機(jī)軸向角和地形高程數(shù)據(jù)的目標(biāo)定位是傳統(tǒng)的自主 定位方式，通過(guò)偵查平臺(tái)位置和攝像機(jī)的軸向角確定目標(biāo)所在的方位，然后利用數(shù)字高程 信息解算該方位下的目標(biāo)三維坐標(biāo)，定位精度除了受偵查平臺(tái)（飛機(jī)）的定位誤差、軸向角 誤差影響外，還會(huì)受到數(shù)字高程模型本身的精度影響。
[0005] 基于圖像序列的定位方法，是在偵查系統(tǒng)中沒(méi)有定位裝置或者定位出現(xiàn)粗差乃至 失效時(shí)，在控制極其貧乏的的情況下通過(guò)建立共線(xiàn)條件方程退化模型來(lái)完成目標(biāo)定位，其 數(shù)據(jù)基礎(chǔ)除了偵查圖像還包括數(shù)字地形圖。其原理是通過(guò)在數(shù)字地形圖和偵查圖像上選取 同名控制點(diǎn)，通過(guò)共線(xiàn)條件退化方程來(lái)恢復(fù)攝影姿態(tài)。在此基礎(chǔ)上建立偵查圖像目標(biāo)與數(shù) 字地形圖上目標(biāo)的統(tǒng)一關(guān)系，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)定位。
[0006] 基于多幀圖像共同點(diǎn)的目標(biāo)定位方法，是利用偵察平臺(tái)獲得至少3幀圖像和這些 圖像上至少6個(gè)以上的共同點(diǎn)信息來(lái)提高地面目標(biāo)的三維定位精度。該技術(shù)不依賴(lài)于攝 像機(jī)軸向角和地形高程信息，消除了攝影測(cè)量方法中兩個(gè)誤差源，偵查平臺(tái)誤差成為影響 目標(biāo)定位精度的主要因素。其基本工作過(guò)程是：裝有GPS/INS的偵查平臺(tái)從目標(biāo)區(qū)域上空 飛過(guò)，得到一系列圖像，并將GPS/INS數(shù)據(jù)和圖像數(shù)據(jù)下傳至地面控制站，在地面選取至少 3幀非共線(xiàn)目標(biāo)區(qū)域圖像，并從中確定至少6個(gè)共同點(diǎn)，利用三維坐標(biāo)計(jì)算模型求取目標(biāo)和 共同點(diǎn)的三位坐標(biāo)。
[0007] 基于攝影測(cè)量前方交匯的定位方法，需要針對(duì)目標(biāo)從多個(gè)觀(guān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行拍攝，利用 飛機(jī)與攝像系統(tǒng)的位置姿態(tài)數(shù)據(jù)計(jì)算多幀影像的外方位元素，進(jìn)行攝影測(cè)量空間前方交 會(huì)，計(jì)算目標(biāo)點(diǎn)的空間坐標(biāo)。
[0008] 基于地表匹配輔助的目標(biāo)定位方法，事先把利用航空、航天遙感手段獲取的飛行 器下方的地物影像存儲(chǔ)于地面計(jì)算機(jī)支撐數(shù)據(jù)庫(kù)中。飛機(jī)飛過(guò)預(yù)定位置范圍時(shí)，即時(shí)測(cè)量 出當(dāng)?shù)氐牡匚镉跋?，?shí)測(cè)圖和基準(zhǔn)圖進(jìn)行相關(guān)匹配，即可獲取飛行器的位置。位置參數(shù)獲取 的目的是支持慣導(dǎo)系統(tǒng)，進(jìn)行位置修正，保證位置解算時(shí)空間尺度的精確性。
[0009] 總結(jié)以上在無(wú)人機(jī)中所采用的定位方法，可以發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有方法大多針對(duì)單一特定 的數(shù)據(jù)形式，使用單一數(shù)據(jù)模型對(duì)數(shù)據(jù)源進(jìn)行計(jì)算，但未考慮無(wú)人機(jī)飛行過(guò)程中數(shù)據(jù)獲取 的動(dòng)態(tài)性和復(fù)雜性。且缺乏對(duì)數(shù)據(jù)源的優(yōu)化，無(wú)法通過(guò)算法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)源的自動(dòng)選取。進(jìn)一步 的，在定位時(shí)，由于在高精度和實(shí)時(shí)性方面難以達(dá)到平衡，因此，現(xiàn)有方法對(duì)精度的追求造 成了實(shí)時(shí)性的缺失，大多數(shù)方法是對(duì)原本人工過(guò)程的變化使用，最多是一種'快速'計(jì)算， 而非實(shí)時(shí)。同時(shí)，定位結(jié)果的獲取還依賴(lài)于外部地理信息數(shù)據(jù)，如高程模型、數(shù)字地形圖等， 定位結(jié)果的數(shù)據(jù)精度不僅取決于觀(guān)測(cè)誤差還受限于依賴(lài)數(shù)據(jù)。
[0010] 因此，需要一種實(shí)時(shí)性高并能夠?qū)Ρ粶y(cè)目標(biāo)進(jìn)行自動(dòng)定位的方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 本發(fā)明為了解決上述至少一個(gè)問(wèn)題和/或不足，并提供下述至少一種優(yōu)點(diǎn)。
[0012] 一方面，提供了一種飛行器觀(guān)測(cè)目標(biāo)定位方法，包括：
[0013] 獲取飛行器產(chǎn)生的針對(duì)目標(biāo)的每個(gè)時(shí)刻的輸入數(shù)據(jù)，所述輸入數(shù)據(jù)包括目標(biāo)圖像 數(shù)據(jù)和/或目標(biāo)測(cè)距數(shù)據(jù)；
[0014] 利用所述輸入數(shù)據(jù)構(gòu)造分類(lèi)序列；
[0015] 若所述分類(lèi)序列中存在滿(mǎn)足預(yù)定條件的兩個(gè)所述輸入數(shù)據(jù)時(shí)，利用第一定位算法 進(jìn)行計(jì)算并輸出定位結(jié)果，否則，利用第二定位算法進(jìn)行計(jì)算并輸出定位結(jié)果；所述第一定 位算法為兩點(diǎn)定位算法；所述第二定位算法為n點(diǎn)定位算法，n > 3。
[0016] 進(jìn)一步的，還包括：利用所述定位結(jié)果反向推算所述飛行器和所述目標(biāo)在當(dāng)前時(shí) 刻的相對(duì)航行高度數(shù)據(jù)，并用于校正當(dāng)前時(shí)刻的存儲(chǔ)的相對(duì)航行高度數(shù)據(jù)。
[0017] 進(jìn)一步的，所述分類(lèi)序列的構(gòu)造步驟包括：
[0018] 利用單點(diǎn)定位算法對(duì)所述每個(gè)時(shí)刻的輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，獲取單點(diǎn)定位結(jié)果；
[0019] 若所述單點(diǎn)定位結(jié)果不滿(mǎn)足預(yù)設(shè)精度要求，則將該時(shí)刻的輸入數(shù)據(jù)從所述分類(lèi) 序列中刪除。
[0020] 進(jìn)一步的，所述預(yù)定條件為，所述分類(lèi)序列中存在兩個(gè)輸入數(shù)據(jù)，且獲取該兩個(gè)所 述輸入數(shù)據(jù)的觀(guān)測(cè)點(diǎn)與所述目標(biāo)間的夾角大于85°且小于95°。
[0021] 另一方面，提供了一種飛行器觀(guān)測(cè)目標(biāo)定位系統(tǒng)，包括：
[0022] 數(shù)據(jù)獲取模塊，用于獲取飛行器針對(duì)目標(biāo)的每個(gè)時(shí)刻的輸入數(shù)據(jù)，所述輸入數(shù)據(jù) 包括目標(biāo)圖像數(shù)據(jù)和/或目標(biāo)測(cè)距數(shù)據(jù)；
[0023] 序列構(gòu)造模塊，用于根據(jù)所述輸入數(shù)據(jù)構(gòu)造分類(lèi)序列；
[0024] 定位解算模塊，用于利用所述分類(lèi)序列中的所述輸入數(shù)據(jù)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行定位計(jì)算并 輸出定位結(jié)果；其中，若所述分類(lèi)序列中存在滿(mǎn)足預(yù)定條件的兩個(gè)所述輸入數(shù)據(jù)時(shí)，利用第 一定位算法進(jìn)行計(jì)算并輸出定位結(jié)果，否則，利用第二定位算法進(jìn)行計(jì)算并輸出定位結(jié)果； 所述第一定位算法為兩點(diǎn)定位算法；所述第二定位算法為n點(diǎn)定位算法，n > 3。
[0025] 通過(guò)本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了利用輸入數(shù)據(jù)對(duì)觀(guān)測(cè)目標(biāo)的自動(dòng)定位，一方面，在定位過(guò)程中， 通過(guò)對(duì)輸入數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)質(zhì)量進(jìn)行判斷，可針對(duì)判斷結(jié)果選擇相應(yīng)的定位算法進(jìn)行計(jì)算，不 僅保證了目標(biāo)定位結(jié)果的有效性，而且提高了對(duì)目標(biāo)的定位精度。在針對(duì)目標(biāo)的定位過(guò)程 中，第一定位算法和第二定位算法的配合可始終保證目標(biāo)定位的結(jié)果在可接受的范圍內(nèi)。 另一面，本發(fā)明進(jìn)一步的輸入數(shù)據(jù)的精度進(jìn)行篩選，隨時(shí)刪除不滿(mǎn)足定位要求的數(shù)據(jù)，保證 了輸入數(shù)據(jù)來(lái)源的可靠性。再一方面，利用產(chǎn)生的定位結(jié)果對(duì)定位所需的航行高度數(shù)據(jù)等 參數(shù)進(jìn)行更新和優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了對(duì)飛行器載荷數(shù)據(jù)的修正，避免了可能出現(xiàn)的誤差的擴(kuò)散。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0026] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例中觀(guān)測(cè)目標(biāo)定位系統(tǒng)示意圖；
[0027] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例中序列構(gòu)造模塊示意圖；
[0028] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例中觀(guān)測(cè)目標(biāo)定位方法流程圖；
[0029] 圖4為本發(fā)明實(shí)施例中數(shù)據(jù)篩選流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0030] 在下文中，參照附圖來(lái)更充分地描述本發(fā)明的實(shí)施例，附圖中示出了本發(fā)明的實(shí) 施例。然而，本發(fā)明的實(shí)施例可以以許多不同的形式來(lái)實(shí)施，而不應(yīng)該本解釋為限于在此 列出的實(shí)施例。相反，提供這些示例性實(shí)施例，使得本公開(kāi)是徹底的，并且將本發(fā)明的范圍 充分傳達(dá)給本領(lǐng)域技術(shù)人員，在附圖中，為了清晰起見(jiàn)，可以夸大層和區(qū)域的尺寸和相對(duì)尺 寸。將省略對(duì)已知的功能和結(jié)構(gòu)的詳細(xì)描述以避免模糊實(shí)施例的主體問(wèn)題。附圖中相同的 標(biāo)號(hào)用來(lái)表不相同的兀件。
[0031] 本發(fā)明適用于利用飛行器獲取的數(shù)據(jù)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行定位并獲取定位結(jié)果。可以為有 人飛機(jī)或無(wú)人飛機(jī)，在該飛行器上配置有用于獲取飛行器位置姿態(tài)的裝置及用于獲取被測(cè) 目標(biāo)圖像的影像獲取裝置和/或獲取飛行器與目標(biāo)間相對(duì)距離的測(cè)距裝置。該飛行器和地 面控制設(shè)備間具有遙測(cè)傳輸信道，用于將飛行器中的數(shù)據(jù)通過(guò)該遙測(cè)傳輸信道傳輸至地面 控制設(shè)備，并由地面控制設(shè)備完成目標(biāo)定位的計(jì)算。
[0032] 在實(shí)施例中該飛行器可采用無(wú)人機(jī)的形式，無(wú)人機(jī)屬于無(wú)人駕駛的飛行器，其上 配置有特定功能的載荷，用于在飛行過(guò)程中，完成觀(guān)測(cè)任務(wù)。當(dāng)利用無(wú)人機(jī)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行觀(guān)測(cè) 時(shí)間，無(wú)人機(jī)可以在飛行過(guò)程中，利用配置的具有特定精度的相機(jī)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行成像，從而可 獲得目標(biāo)圖像數(shù)據(jù)，同時(shí)，若該無(wú)人機(jī)上還配置有測(cè)距裝置，則可進(jìn)一步利用測(cè)距裝置對(duì)被 測(cè)目標(biāo)進(jìn)行測(cè)距，從而獲得無(wú)人機(jī)與被測(cè)目標(biāo)間的相對(duì)距離。無(wú)人機(jī)利用載荷所獲取的數(shù) 據(jù)及各種飛行數(shù)據(jù)可通過(guò)遙測(cè)信道進(jìn)行傳，對(duì)目標(biāo)的定位解算過(guò)程，由地面控制設(shè)備根據(jù) 接收到的數(shù)據(jù)計(jì)算獲得。
[0033] 如圖1所示，為本發(fā)明實(shí)施例中無(wú)人機(jī)觀(guān)測(cè)目標(biāo)定位系統(tǒng)示意圖。
[0034] 參考圖1，在該觀(guān)測(cè)目標(biāo)定位系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)獲取模塊，序列構(gòu)造模塊，定位解算模 塊。
[0035] 數(shù)據(jù)獲取模塊用于獲取無(wú)人機(jī)通過(guò)遙測(cè)信道下傳的各類(lèi)數(shù)據(jù)，除用于對(duì)觀(guān)測(cè)目標(biāo) 進(jìn)行定位計(jì)算的各類(lèi)飛行數(shù)據(jù)外，所獲取的數(shù)據(jù)中主要包括不同時(shí)刻對(duì)目標(biāo)進(jìn)行觀(guān)測(cè)獲取 的目標(biāo)圖像數(shù)據(jù)和/或目標(biāo)測(cè)距數(shù)據(jù)。由于無(wú)人機(jī)在飛行過(guò)程中完成對(duì)目標(biāo)的觀(guān)測(cè)，因此， 可以認(rèn)為在多數(shù)情況下，對(duì)應(yīng)于不同時(shí)刻，無(wú)人機(jī)的位置也是不同的。同樣，本領(lǐng)域技術(shù)人 員可以知道，利用一個(gè)無(wú)人機(jī)在不同時(shí)刻獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行定位計(jì)算與利用多個(gè)無(wú)人機(jī)或其 他類(lèi)型的飛行器在同一時(shí)刻不同位置獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行定位計(jì)算具有相同的相關(guān)。為實(shí)現(xiàn)對(duì) 無(wú)人機(jī)經(jīng)遙測(cè)信道下傳數(shù)據(jù)的獲取，可以知道，數(shù)據(jù)獲取模塊進(jìn)一步的與相應(yīng)的通信模塊 所連接，以利用通信模塊將遙測(cè)信道中的數(shù)據(jù)進(jìn)行接收并進(jìn)行處理后，輸出到數(shù)據(jù)獲取模 塊。
[0036] 序列構(gòu)造模塊用于在數(shù)據(jù)獲取模塊的基礎(chǔ)上，首先對(duì)獲得的輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)， 該輸入數(shù)據(jù)即包括目標(biāo)圖像數(shù)據(jù)和/或目標(biāo)測(cè)距數(shù)據(jù)。為滿(mǎn)足目標(biāo)定位實(shí)時(shí)性的要求，可 通過(guò)預(yù)先設(shè)置對(duì)序列構(gòu)造模塊中存儲(chǔ)的最大序列長(zhǎng)度進(jìn)行設(shè)置，利用可存儲(chǔ)50組輸入數(shù) 據(jù)或根據(jù)具體的系統(tǒng)配置和實(shí)時(shí)性需求設(shè)置對(duì)應(yīng)的序列長(zhǎng)度存儲(chǔ)空間。進(jìn)一步參考圖2,為 序列構(gòu)造模塊示意圖，在圖2中，序列構(gòu)造模塊包括存儲(chǔ)模塊和數(shù)據(jù)篩選模塊，存儲(chǔ)模塊用 于存儲(chǔ)輸入數(shù)據(jù)并形成輸入數(shù)據(jù)分類(lèi)序列，數(shù)據(jù)篩選模塊對(duì)存儲(chǔ)模塊中存儲(chǔ)的輸入數(shù)據(jù)進(jìn) 行篩選，用于提出不能滿(mǎn)足定位精度要求的輸入數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)篩選模塊對(duì)輸入數(shù)據(jù)的篩選 過(guò)程可參考下述描述。
[0037] 定位解算模塊根據(jù)定位算法利用序列構(gòu)造模塊中的分類(lèi)序列進(jìn)行目標(biāo)的定位解 算，從而獲得并輸出目標(biāo)定位結(jié)果。本發(fā)明實(shí)施例中，可采用至少兩種定位解算算法對(duì)目標(biāo) 進(jìn)行定位計(jì)算，在系統(tǒng)正常運(yùn)行過(guò)程中，序列構(gòu)造模塊中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)量滿(mǎn)足預(yù)定的數(shù)量要 求，且存在至少2個(gè)滿(mǎn)足預(yù)定條件的輸入數(shù)據(jù)時(shí)，可優(yōu)先采用第一定位算法對(duì)目標(biāo)進(jìn)行定 位解算，該第一定位算法為兩點(diǎn)定位算法。當(dāng)定位解算過(guò)程中，不再存在滿(mǎn)足上述預(yù)定條件 的2個(gè)輸入數(shù)據(jù)時(shí)，可利用分類(lèi)序列中的至少3個(gè)定位輸入數(shù)據(jù)，采用第二定位算法對(duì)目標(biāo) 進(jìn)行定位計(jì)算。同樣，當(dāng)在序列構(gòu)造模塊重新獲得滿(mǎn)足預(yù)定條件的2個(gè)輸入數(shù)據(jù)時(shí)，可進(jìn)一 步切換回第一定位算法利用當(dāng)前滿(mǎn)足預(yù)定條件的2個(gè)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行定位解算。通過(guò)采用該 兩種定位算法，可對(duì)目標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)定位，該兩種算法的計(jì)算原理及系統(tǒng)所設(shè)定的定位條件 可參考下述描述。
[0038] 進(jìn)一步參考圖1，在上述各模塊的基礎(chǔ)上，本實(shí)施中的系統(tǒng)還可包括參考數(shù)據(jù)更新 模塊，該模塊在系統(tǒng)的定位解算過(guò)程中始終處于運(yùn)行狀態(tài)，用于對(duì)當(dāng)前輸出的定位結(jié)果進(jìn) 行反向推算，以利用推算出的相對(duì)航行高度數(shù)據(jù)更行當(dāng)前時(shí)刻存儲(chǔ)的相對(duì)航行高度數(shù)據(jù)， 以保證定位結(jié)果過(guò)程中所使用的數(shù)據(jù)滿(mǎn)足定位的精度要求。
[0039] 如圖3,為本發(fā)明實(shí)施例中觀(guān)測(cè)目標(biāo)定位方法流程圖。
[0040] 參考圖3,將詳細(xì)描述本發(fā)明實(shí)施例中對(duì)觀(guān)測(cè)目標(biāo)進(jìn)行定位的流程。在步驟301 中，對(duì)應(yīng)于數(shù)據(jù)獲取模塊進(jìn)行的操作，對(duì)無(wú)人機(jī)通過(guò)遙測(cè)信道下傳的各類(lèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類(lèi)接 收，并構(gòu)造輸入數(shù)據(jù)輸出到序列構(gòu)造模塊中。輸入數(shù)據(jù)中除前述目標(biāo)圖像數(shù)據(jù)和/或目標(biāo) 測(cè)距數(shù)據(jù)外，還包括無(wú)人機(jī)載荷數(shù)據(jù)，無(wú)人機(jī)載荷數(shù)據(jù)包載荷傳感器的參數(shù)、載荷相對(duì)飛機(jī) 的姿態(tài)參數(shù)等數(shù)據(jù)。飛機(jī)的姿態(tài)參數(shù)可以為飛機(jī)在局部慣性坐標(biāo)系下的位置姿態(tài)數(shù)據(jù)。同 時(shí)，根據(jù)本領(lǐng)域技術(shù)人員知道，為完成對(duì)目標(biāo)定位解算，還需事先輸入或設(shè)定無(wú)人機(jī)吊艙載 荷的標(biāo)定信息，其包括成像傳感器的焦距、成像像元的尺寸，成像傳感器的畸變參數(shù)、飛機(jī) INS的參照系等。為輔助最終的目標(biāo)定位解算的各算法，使用東北天坐標(biāo)系作為定位時(shí)飛機(jī) 姿態(tài)的慣性參照系，輸入或者設(shè)定飛機(jī)INS參照系的目的是在數(shù)據(jù)輸入時(shí)完成不同坐標(biāo)系 間姿態(tài)參數(shù)的轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換的姿態(tài)參數(shù)包括飛機(jī)的航向角、橫滾角和俯仰角。
[0041] 在步驟302中，由序列構(gòu)造模塊對(duì)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行構(gòu)造形成分類(lèi)序列，分類(lèi)序列即 根據(jù)各不同算法所需不同數(shù)據(jù)，利用存儲(chǔ)模塊對(duì)輸入序列進(jìn)行存儲(chǔ)。輸入數(shù)據(jù)除目標(biāo)圖像 數(shù)據(jù)和/或目標(biāo)測(cè)距數(shù)據(jù)外，對(duì)應(yīng)于第一定位算法(即兩點(diǎn)定位算法)，除了需要每個(gè)觀(guān)測(cè)點(diǎn) 飛機(jī)航向角（-)、俯仰角（9)和橫滾角（Y)，吊艙的方位角（A2)、俯仰角（ci2)和激光測(cè) 距的距離，還需要飛機(jī)的相對(duì)位置，因此需要存儲(chǔ)無(wú)人機(jī)對(duì)應(yīng)于兩個(gè)時(shí)刻在東北天坐標(biāo)下 的坐標(biāo)。對(duì)應(yīng)于第二定位算法(即n點(diǎn)定位算法，n > 3)，需要每個(gè)觀(guān)測(cè)點(diǎn)無(wú)人機(jī)的航向角 (-)、俯仰角（0 )和橫滾角（Y )，吊艙的方位角（A2)、俯仰角（a 2)等。
[0042] 進(jìn)一步參考圖4,在定位過(guò)程中，考慮到數(shù)據(jù)精度要求，利用圖4所示數(shù)據(jù)篩選流 程圖，在數(shù)據(jù)篩選模塊對(duì)存儲(chǔ)模塊中的數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選，數(shù)據(jù)篩選模塊利用單點(diǎn)定位算法對(duì) 每個(gè)時(shí)刻的輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，從分類(lèi)序列中第一個(gè)輸入數(shù)據(jù)的獲取開(kāi)始，在數(shù)據(jù)源要求 滿(mǎn)足時(shí)，持續(xù)進(jìn)行后臺(tái)運(yùn)算，將單點(diǎn)定位算法的單點(diǎn)定位結(jié)果進(jìn)行存入作為后續(xù)數(shù)據(jù)優(yōu)化 的基礎(chǔ)，同時(shí)根據(jù)單點(diǎn)定位結(jié)果對(duì)對(duì)應(yīng)的輸入數(shù)據(jù)精度進(jìn)行判斷，若能夠滿(mǎn)足預(yù)設(shè)精度要 求，則保留該輸入數(shù)據(jù)，若不能夠滿(mǎn)足預(yù)設(shè)精度要求，則在存儲(chǔ)模塊中刪除該輸入數(shù)據(jù)。
[0043] 單點(diǎn)定位算法采用攝影測(cè)量共線(xiàn)方程的方法，該算法通過(guò)建立飛機(jī)和吊艙的GPS/ MU信息與航空攝像模型中傳感器位置姿態(tài)信息的轉(zhuǎn)換關(guān)系，恢復(fù)攝影成像模型中共線(xiàn)條 件方程的參數(shù)，通過(guò)共線(xiàn)條件方程和相對(duì)航高信息，恢復(fù)目標(biāo)的坐標(biāo)信息。
[0044] 共線(xiàn)條件方程如下：

【權(quán)利要求】
1. 一種觀(guān)測(cè)目標(biāo)定位方法，其特征在于，包括： 獲取飛行器產(chǎn)生的針對(duì)目標(biāo)的每個(gè)時(shí)刻的輸入數(shù)據(jù)，所述輸入數(shù)據(jù)包括目標(biāo)圖像數(shù)據(jù) 和/或目標(biāo)測(cè)距數(shù)據(jù)； 利用所述輸入數(shù)據(jù)構(gòu)造分類(lèi)序列； 若所述分類(lèi)序列中存在滿(mǎn)足預(yù)定條件的兩個(gè)所述輸入數(shù)據(jù)時(shí)，利用第一定位算法進(jìn)行 計(jì)算并輸出定位結(jié)果，否則，利用第二定位算法進(jìn)行計(jì)算并輸出定位結(jié)果；所述第一定位算 法為兩點(diǎn)定位算法；所述第二定位算法為n點(diǎn)定位算法，n > 3。
2. 如權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，還包括：利用所述定位結(jié)果反向推算所述飛行 器和所述目標(biāo)在當(dāng)前時(shí)刻的相對(duì)航行高度數(shù)據(jù)，并用于校正當(dāng)前時(shí)刻的存儲(chǔ)的相對(duì)航行高 度數(shù)據(jù)。
3. 如權(quán)利要求1或2所述方法，其特征在于，所述分類(lèi)序列的構(gòu)造步驟包括： 利用單點(diǎn)定位算法對(duì)所述每個(gè)時(shí)刻的輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，獲取單點(diǎn)定位結(jié)果； 若所述單點(diǎn)定位結(jié)果不滿(mǎn)足預(yù)設(shè)精度要求，則將該時(shí)刻的輸入數(shù)據(jù)從所述分類(lèi)序列中 刪除。
4. 如權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，所述預(yù)定條件為，所述分類(lèi)序列中存在兩個(gè)輸 入數(shù)據(jù)，且獲取該兩個(gè)所述輸入數(shù)據(jù)的觀(guān)測(cè)點(diǎn)與所述目標(biāo)間的夾角大于85°且小于95°。
5. -種飛行器觀(guān)測(cè)目標(biāo)定位系統(tǒng)，其特征在于，包括： 數(shù)據(jù)獲取模塊，用于獲取飛行器針對(duì)目標(biāo)的每個(gè)時(shí)刻的輸入數(shù)據(jù)，所述輸入數(shù)據(jù)包括 目標(biāo)圖像數(shù)據(jù)和/或目標(biāo)測(cè)距數(shù)據(jù)； 序列構(gòu)造模塊，用于根據(jù)所述輸入數(shù)據(jù)構(gòu)造分類(lèi)序列； 定位解算模塊，用于利用所述分類(lèi)序列中的所述輸入數(shù)據(jù)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行定位計(jì)算并輸出 定位結(jié)果；其中，若所述分類(lèi)序列中存在滿(mǎn)足預(yù)定條件的兩個(gè)所述輸入數(shù)據(jù)時(shí)，利用第一定 位算法進(jìn)行計(jì)算并輸出定位結(jié)果，否則，利用第二定位算法進(jìn)行計(jì)算并輸出定位結(jié)果；所述 第一定位算法為兩點(diǎn)定位算法；所述第二定位算法為n點(diǎn)定位算法，n > 3。
6. 如權(quán)利要求5所述系統(tǒng)，其特征在于，參考數(shù)據(jù)更新模塊，用于根據(jù)所述定位結(jié)果反 向推算所述飛行器和所述目標(biāo)在當(dāng)前時(shí)刻的相對(duì)航行高度數(shù)據(jù)，并用于校正當(dāng)前時(shí)刻的存 儲(chǔ)的相對(duì)航行高度數(shù)據(jù)。
7. 如權(quán)利要求5或6所述系統(tǒng)，其特征在于，所述序列構(gòu)造模塊包括，存儲(chǔ)模塊和數(shù)據(jù) 篩選模塊，所述存儲(chǔ)模塊，用于存儲(chǔ)所述輸入數(shù)據(jù)；所述數(shù)據(jù)篩選模塊利用單點(diǎn)定位算法對(duì) 所述每個(gè)時(shí)刻的輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，并獲取單點(diǎn)定位結(jié)果；若所述單點(diǎn)定位結(jié)果不滿(mǎn)足預(yù) 設(shè)精度要求，則將該時(shí)刻的輸入數(shù)據(jù)從所述存儲(chǔ)模塊中刪除。
8. 如權(quán)利要求5所述系統(tǒng)，其特征在于，所述預(yù)定條件為所述序列構(gòu)造模塊中存在兩 個(gè)輸入數(shù)據(jù)，且獲取該兩個(gè)所述輸入數(shù)據(jù)的觀(guān)測(cè)點(diǎn)與所述目標(biāo)間的夾角大于85°且小于 95。。
【文檔編號(hào)】G01C21/16GK104360362SQ201410214320
【公開(kāi)日】2015年2月18日 申請(qǐng)日期:2014年5月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月20日
【發(fā)明者】燕正亮, 楊鶴猛, 王兵, 張拯寧 申請(qǐng)人:天津航天中為數(shù)據(jù)系統(tǒng)科技有限公司