[發明專利]一種無人機搜索目標快速定位方法

有效

• 申請號: 201410590112.7
• 申請日: 2014-10-29
• 公開（公告）號: CN104316949B
• 公開（公告）日: 2016-10-26
• 發明（設計）人: 唐智杰
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: G01S19/49
• 分類號: G01S19/49;G01C21/16
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 何文欣

1.一種無人機搜索目標快速定位方法，其特征在于：采用一架搜索無人機（1）搜索曠野目標信息，通過無線傳輸給接收基站（2），由接收基站（2）進行目標定位迭代計算，快速精確獲得目標定位信息。

2.根據權利要求1所述的無人機搜索目標快速定位方法，其特征在于：所述搜索無人機（1）包括一個無人機飛行機構（101）、一個捷聯慣導傳感系統（102）、一個高清攝像機（103）、一個高度傳感器（104）、一個GPS定位系統（105）、一個中央控制器（106）和一個無線通訊系統（107），所述中央控制器（106）分別與所述捷聯慣導傳感系統（102）、高清攝像機（103）、高度傳感器（104）、GPS定位系統（105）、中央控制器（106）和無線通訊系統（107）相連，并一起安裝在所述無人機飛行機構（101）之上，所述高清攝像機（103）安裝固定在所述無人機飛行機構（101），中心視角預先測量確定。

3.根據權利要求1所述的無人機搜索目標快速定位方法，其特征在于：所述接收基站（2）主要用于接收所述搜索無人機（1）的捷聯慣導信息、高度信息、GPS定位信息和視角信息，控制無人機完成多點特定航跡巡航和定位，根據多點信息迭代計算，來確定快速搜索目標的坐標。

4.根據權利要求3所述的無人機搜索目標快速定位方法，其特征在于：所述多點信息迭代計算方法的具體操作步驟如下：

①設在三維坐標圖中目標為T點，無人機起始點為A；

②通過捷聯慣導信息對GPS定位信息進行校正計算出無人機所處各點的GPS定位信息；

③在目標鎖定情況下，記錄目標鎖定視角點，無人機鎖定目標后對應視角為∠A＇AT，其中A＇為所述無人機鎖定目標后的位置點，獲得視角角度過程中通過姿態角度信息進行修正，以保證鎖定視角的參考坐標為地面三維坐標系，且無姿態角偏差；記錄A的GPS坐標和高度,得A（xa,ya,ha），其中xa,ya,ha為A點的三維坐標值；

④無人機偏轉一定角度后保持航行角度β，保持A點的相同高度水平移動l距離后到B1點，記錄B1的GPS坐標和高度，得?B1點三維坐標（xb,yb,ha）；

⑤無人機在B1點垂直下降h1到達B點，使得目標在無人機圖像中的對應點相同，即視角相同（∠A＇AT=∠B＇BT），記錄B點坐標（xb，yb，ha-h1）；

⑥無人機保持航行角度β，保持B點的相同高度水平移動l距離到達C1后垂直下降h2到達C點，使得目標在無人機圖像中的對應點相同，即視角相同（∠A＇AT=∠B＇BT=∠C＇CT），記錄C點坐標（xc,yc,ha-h1-h2）；

⑦根據三維坐標圖中已確定A、B、C、A1、B1和C1?的GPS坐標和高度，通過三角形投影和三角形相似的三角坐標計算，可在不必知道具體目標鎖定視角∠A＇AT、∠B＇BT、∠C＇CT和偏轉航行角度β的精確大小的情況下，就可以精確獲得目標T的GPS定位坐標；

⑧具體計算如下：

i)根據三角形投影，可以獲得：

|A＇B＇|=|AB1|=l??????????????????????????????（1）

|?B＇C＇|=|BC1|=l?????????????????????????????（2）

??????ii)根據∠A＇AT=∠B＇BT=∠C＇CT，直角三角形⊿A＇AT與⊿B＇BT三角形相似，直角三角形⊿C＇CT與⊿B＇BT三角形相似；

iii）根據三角形相似原理，可以獲得：

????????????????????????????????（3）

?????????????????????????????（4）

iv）在△A＇C＇T和△A＇B＇T中，根據余弦定理可以獲得

????（5）

在△B＇C＇T中，設∠C＇B＇T為，

????????????????????????（6）

v）由于l、ha、h1、h2已知，公式（1）、（2）、（3）和（4）代入公式（5）、（6），即可以求出|A＇T|、|B＇T|和|C＇T|以及角度β，；

vi）在xoy平面進行分析，在△A＇B＇T中，根據點A＇（xa，?ya）、B＇（xb，yb），以及角度β、：

設直線A＇C＇在xoy平面的斜率為ka,則

，

設直線T?A＇的斜率為k1,則

在△B＇C＇T中，直線B＇C＇在xoy平面的斜率也為ka，設直線T?B＇的斜率為k2,則：

，

???????即可得到直線T?A＇的方程為：

????????????????????????????????(7)

???????直線T?B＇的方程為：

????????????????????????????????(8)

直線T?A＇和直線T?B＇的交點即為T點坐標（xt,yt）：綜合（7）、（8）得：

至此，目標T的精確坐標確定。