[發(fā)明專利]基于增強(qiáng)地理信息的無(wú)人機(jī)地面目標(biāo)定位系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410736694.5
• 申請(qǐng)日: 2014-12-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104457704A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-03-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫敏;姜城;黎曉東;劉磊;鄭暉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京大學(xué)
• 主分類號(hào): G01C11/00
• 分類號(hào): G01C11/00
• 代理公司: 北京市盛峰律師事務(wù)所 11337
• 代理人: 席小東

1.一種基于增強(qiáng)地理信息的無(wú)人機(jī)地面目標(biāo)定位系統(tǒng)，其特征在于，包括：無(wú)人機(jī)機(jī)上系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸模塊和地面站控制系統(tǒng)；所述無(wú)人機(jī)機(jī)上系統(tǒng)通過(guò)所述數(shù)據(jù)傳輸模塊與所述地面站控制系統(tǒng)交互信息；?

其中，所述無(wú)人機(jī)機(jī)上系統(tǒng)包括實(shí)景采集模塊、GPS定位模塊和姿態(tài)采集模塊；?

所述實(shí)景采集模塊用于采集鎖定目標(biāo)區(qū)域的實(shí)景圖像；?

所述姿態(tài)采集模塊用于采集所述實(shí)景采集模塊在采集所述實(shí)景圖像時(shí)的姿態(tài)信息；?

所述GPS定位模塊用于采集所述實(shí)景采集模塊在采集所述實(shí)景圖像時(shí)的三維地理坐標(biāo)數(shù)據(jù)；?

所述數(shù)據(jù)傳輸模塊用于將所述實(shí)景圖像、所述實(shí)景采集模塊的姿態(tài)信息以及所述實(shí)景采集模塊的三維地理坐標(biāo)數(shù)據(jù)傳輸?shù)剿龅孛嬲究刂葡到y(tǒng)；?

所述地面站控制系統(tǒng)包括：?

電子地圖數(shù)據(jù)庫(kù)，用于存儲(chǔ)所述無(wú)人機(jī)的作業(yè)飛行區(qū)域的三維電子地圖；其中，所述電子地圖數(shù)據(jù)庫(kù)包括兩種：?

第一電子地圖數(shù)據(jù)庫(kù)，用于存儲(chǔ)三維地形地理信息；?

第二電子地圖數(shù)據(jù)庫(kù)，用于存儲(chǔ)三維地物信息，所述三維地物信息包括地物三維地理坐標(biāo)信息；所述三維地理坐標(biāo)信息包括高度信息以及二維地理坐標(biāo)信息；?

投影模塊，用于根據(jù)所述數(shù)據(jù)傳輸模塊傳輸?shù)乃鰧?shí)景采集模塊的姿態(tài)信息以及所述實(shí)景采集模塊的三維地理坐標(biāo)數(shù)據(jù)，將位于屏幕顯示窗口外部的所述三維電子地圖向通過(guò)屏幕顯示的所述實(shí)景圖像進(jìn)行投影操作，得到顯示在屏幕的二維電子地圖投影，從而建立所述實(shí)景圖像、所述二維電子地圖投影以及所述三維電子地圖之間的映射關(guān)系；接收模塊，通過(guò)屏幕顯示所述實(shí)景圖像，當(dāng)所述實(shí)景圖像上的某一目標(biāo)點(diǎn)P1被鼠標(biāo)點(diǎn)擊時(shí)，即為接收到對(duì)目標(biāo)點(diǎn)P1進(jìn)行定位的請(qǐng)求消息；?

定位模塊，用于當(dāng)接收到對(duì)實(shí)景圖像上目標(biāo)點(diǎn)P1進(jìn)行定位的請(qǐng)求消息時(shí)，調(diào)用所述投影模塊，獲得所述三維電子地圖中與所述目標(biāo)點(diǎn)P1對(duì)應(yīng)的目標(biāo)點(diǎn)，?將該對(duì)應(yīng)的目標(biāo)點(diǎn)記為目標(biāo)點(diǎn)P2；?

如果當(dāng)前使用的所述三維電子地圖來(lái)源于所述第一電子地圖數(shù)據(jù)庫(kù)，即，所述三維電子地圖為存儲(chǔ)三維地形地理信息的電子地圖，則：通過(guò)所述三維電子地圖，直接獲得所述目標(biāo)點(diǎn)P2的三維地理坐標(biāo)數(shù)據(jù)；?

如果當(dāng)前使用的所述三維電子地圖來(lái)源于所述第二電子地圖數(shù)據(jù)庫(kù)，即，所述三維電子地圖為存儲(chǔ)三維地物信息的電子地圖，則進(jìn)一步判斷所述目標(biāo)點(diǎn)P2是否位于所述三維電子地圖中的某一個(gè)三維地物覆蓋區(qū)域，如果位于，則其在所述三維地物上對(duì)應(yīng)點(diǎn)的三維地理坐標(biāo)數(shù)據(jù)即為所述目標(biāo)點(diǎn)P2的三維地理坐標(biāo)數(shù)據(jù)，并結(jié)束流程；如果不位于，則執(zhí)行遍歷模塊；?

所述遍歷模塊用于：以目標(biāo)點(diǎn)P1為中心，通過(guò)八鄰域的方式由內(nèi)向外按設(shè)定的步長(zhǎng)值逆時(shí)針探測(cè)，并執(zhí)行以下步驟：?

S1，令i＝1；?

S2，當(dāng)探測(cè)到探測(cè)點(diǎn)Ci時(shí)，調(diào)用所述投影模塊，獲得所述三維電子地圖中與探測(cè)點(diǎn)Ci對(duì)應(yīng)的參考點(diǎn)Di；?

S3，判斷所述參考點(diǎn)Di是否位于所述三維電子地圖中的某一個(gè)三維地物覆蓋區(qū)域，如果不位于，則直接舍棄所述參考點(diǎn)Di，令i＝i+1，然后返回執(zhí)行S2；如果位于，則執(zhí)行S4；?

S4，獲得所述參考點(diǎn)Di所屬的三維地物的三維地物ID，然后，判斷所述三維地物ID是否位于存儲(chǔ)列表中；其中，初始時(shí)，所述存儲(chǔ)列表為空；如果不位于，則將探測(cè)點(diǎn)Ci、參考點(diǎn)Di與三維地物ID的對(duì)應(yīng)關(guān)系存儲(chǔ)到所述存儲(chǔ)列表，然后，令i＝i+1，返回執(zhí)行S2；如果位于，則舍棄所述參考點(diǎn)Di，令i＝i+1，然后返回執(zhí)行S2；?

重復(fù)上述步驟，當(dāng)所述存儲(chǔ)列表中存儲(chǔ)的參考點(diǎn)數(shù)量達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)，退出循環(huán)，執(zhí)行S5；?

S5，設(shè)共獲得有效的探測(cè)點(diǎn)C的數(shù)量為N個(gè)，分別記為b_i(i＝1,2,…,N)，其對(duì)應(yīng)的參考點(diǎn)D分別記為D_i(i＝1,2,…,N)；?

b_i為直接在屏幕上選取的點(diǎn)，獲得b_i的屏幕坐標(biāo)；?

D_i為電子地圖中屬于某一三維地物信息的點(diǎn)，獲得D_i的三維地理坐標(biāo)數(shù)據(jù)；?

根據(jù)b_i和D_i，擬合求值，得到所述目標(biāo)點(diǎn)P2的三維地理坐標(biāo)數(shù)據(jù)。?

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于增強(qiáng)地理信息的無(wú)人機(jī)地面目標(biāo)定位系統(tǒng)，其特征在于，所述實(shí)景采集模塊固定在三軸增穩(wěn)云臺(tái)。?