[發(fā)明專利]基于Harris角點(diǎn)匹配的SINS/SMANS組合導(dǎo)航方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110371854.7
• 申請(qǐng)日: 2011-11-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102506867A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-06-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 程農(nóng);胡海東;李威;楊霄
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號(hào): G01C21/24
• 分類號(hào): G01C21/24
• 代理公司: 北京路浩知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩

1.一種基于Harris角點(diǎn)匹配的SINS/SMANS組合導(dǎo)航方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：根據(jù)機(jī)載圖像傳感器的參數(shù)和幾何關(guān)系，制作數(shù)字參考地圖；

S2：根據(jù)飛行器的飛行位置和姿態(tài)，模擬生成機(jī)載圖像傳感器拍攝的實(shí)時(shí)圖像；

S3：對(duì)所述數(shù)字參考地圖和模擬的實(shí)時(shí)圖像進(jìn)行配準(zhǔn)，計(jì)算得出飛行器的實(shí)時(shí)位置；

S4：建立捷聯(lián)慣性導(dǎo)航誤差模型和景象匹配觀測(cè)模型；

S5：對(duì)捷聯(lián)慣性導(dǎo)航和景象導(dǎo)航輸出的狀態(tài)信息進(jìn)行信息融合，得出最終的融合結(jié)果，并對(duì)捷聯(lián)慣性導(dǎo)航進(jìn)行誤差校正。

2.如權(quán)利要求1所述的SINS/SMANS組合導(dǎo)航方法，其特征在于，步驟S1中所述數(shù)字參考地圖由多個(gè)子參考地圖拼接合成。

3.如權(quán)利要求1所述的SINS/SMANS組合導(dǎo)航方法，其特征在于，步驟S2中對(duì)所述實(shí)時(shí)圖像的模擬包括以下步驟：

S21：根據(jù)飛行器的飛行高度、機(jī)載圖像傳感器的視場(chǎng)角以及機(jī)載圖像傳感器在地理系中的方位，通過(guò)圖像旋轉(zhuǎn)方法，從數(shù)字參考地圖中選擇與實(shí)時(shí)圖像對(duì)應(yīng)的區(qū)域；

S22：對(duì)所述數(shù)字參考地圖進(jìn)行縮放，滿足機(jī)載圖像傳感器的像元要求，形成理想的實(shí)時(shí)圖像；

S23：在所述理想的實(shí)時(shí)圖像上模擬加入噪聲，得到所述模擬的實(shí)時(shí)圖像。

4.如權(quán)利要求3所述的SINS/SMANS組合導(dǎo)航方法，其特征在于，所述步驟S22中通過(guò)插值方法對(duì)所述數(shù)字參考地圖進(jìn)行縮放處理。

5.如權(quán)利要求4所述的SINS/SMANS組合導(dǎo)航方法，其特征在于，所述插值方法包括最鄰近插值、雙線性內(nèi)插值、三次卷積插值方法。

6.如權(quán)利要求3所述的SINS/SMANS組合導(dǎo)航方法，其特征在于，所述步驟S23中，所述加入的噪聲包括高斯噪聲和大氣湍流干擾。

7.如權(quán)利要求1所述的SINS/SMANS組合導(dǎo)航方法，其特征在于，所述步驟S3具體包括以下步驟：

S31：輸入待匹配區(qū)域圖像和模擬的實(shí)時(shí)圖像；

S32：分別對(duì)兩幅圖像進(jìn)行角點(diǎn)特征提取；

S33：根據(jù)提取的角點(diǎn)特征對(duì)兩幅圖像進(jìn)行配準(zhǔn)：在待匹配圖像中，用模擬的實(shí)時(shí)圖像進(jìn)行一一遍歷比較和配準(zhǔn)，計(jì)算所述模擬的實(shí)時(shí)圖像在所述待匹配圖像中的相對(duì)位置；

S34：根據(jù)待匹配圖像中心點(diǎn)對(duì)應(yīng)的經(jīng)緯度和模擬的實(shí)時(shí)圖像在待匹配圖像中相對(duì)位置來(lái)計(jì)算所述飛行器的實(shí)時(shí)位置。

8.如權(quán)利要求1所述的SINS/SMANS組合導(dǎo)航方法，其特征在于，步驟S5中采用卡爾曼濾波對(duì)捷聯(lián)慣性導(dǎo)航和景象導(dǎo)航輸出進(jìn)行信息融合。

9.一種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的SINS/SMANS組合導(dǎo)航方法的SINS/SMANS組合導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于，包括：

大氣慣性導(dǎo)航系統(tǒng)，用于得到慣導(dǎo)位置信息并輸出至卡爾曼濾波模塊；

圖像傳感器視區(qū)及定位參數(shù)計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述大氣慣性導(dǎo)航系統(tǒng)輸出的位置信息計(jì)算機(jī)載圖像傳感器的參數(shù)和幾何關(guān)系；

數(shù)字參考地圖數(shù)據(jù)庫(kù)，用于根據(jù)所述圖像傳感器視區(qū)及定位參數(shù)計(jì)算模塊的計(jì)算結(jié)果得到合適的數(shù)字參考地圖；

圖像傳感器模擬模塊，用于模擬生成機(jī)載圖像傳感器拍攝的實(shí)時(shí)圖像；

圖像匹配模塊，用于對(duì)由所述數(shù)字參考地圖數(shù)據(jù)庫(kù)獲得的所述數(shù)字參考地圖和由所述圖像傳感器模擬模塊模擬的實(shí)時(shí)圖像進(jìn)行配準(zhǔn)，計(jì)算得出飛行器的實(shí)時(shí)位置；

卡爾曼濾波模塊，用于根據(jù)大氣慣性導(dǎo)航系統(tǒng)輸出的慣導(dǎo)位置信息和圖像匹配模塊輸出的飛行器實(shí)時(shí)位置信息進(jìn)行信息融合；得到最終融合的位置信息結(jié)果，同時(shí)對(duì)所述大氣慣性導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行誤差校正。

10.如權(quán)利要求9所述的SINS/SMANS組合導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括飛行軌跡發(fā)生器模塊，用于模擬飛行器的飛行位置和姿態(tài)，以供所述圖像傳感器模擬模塊模擬實(shí)時(shí)圖像。