[發明專利]基于增強地理信息的無人機地面目標定位系統及方法

有效

• 申請號: 201410736694.5
• 申請日: 2014-12-05
• 公開（公告）號: CN104457704A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 孫敏;姜城;黎曉東;劉磊;鄭暉
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: G01C11/00
• 分類號: G01C11/00
• 代理公司: 北京市盛峰律師事務所 11337
• 代理人: 席小東

技術領域

本發明屬于空間定位技術領域，具體涉及一種基于增強地理信息的無人機地面目標定位系統及方法。?

背景技術

利用無人機搭載的視頻系統進行目標的遠程跟蹤與監測是無人機應用領域的一項重要內容。目前，主要方法為：地面控制站接收無人機系統回傳的視頻影像；然后，采用特定的圖像處理算法對視頻中的目標進行提取與識別。然而，由于視頻影像背景復雜，因此，一方面，現有的圖像處理算法復雜，降低了目標定位速度；另一方面，現有的目標定位精度有限，在災害應急救援或許多軍事活動中，現有的目標定位精度已無法滿足需求。?

發明內容

針對現有技術存在的缺陷，本發明提供一種基于增強地理信息的無人機地面目標定位系統及方法，具有定位速度快以及定位精度高的優點。?

本發明采用的技術方案如下：?

本發明提供一種基于增強地理信息的無人機地面目標定位系統，包括：無人機機上系統、數據傳輸模塊和地面站控制系統；所述無人機機上系統通過所述數據傳輸模塊與所述地面站控制系統交互信息；?

其中，所述無人機機上系統包括實景采集模塊、GPS定位模塊和姿態采集模塊；?

所述實景采集模塊用于采集鎖定目標區域的實景圖像；?

所述姿態采集模塊用于采集所述實景采集模塊在采集所述實景圖像時的姿態信息；?

所述GPS定位模塊用于采集所述實景采集模塊在采集所述實景圖像時的三維地理坐標數據；?

所述數據傳輸模塊用于將所述實景圖像、所述實景采集模塊的姿態信息以及所述實景采集模塊的三維地理坐標數據傳輸到所述地面站控制系統；?

所述地面站控制系統包括：?

電子地圖數據庫，用于存儲所述無人機的作業飛行區域的三維電子地圖；其中，所述電子地圖數據庫包括兩種：?

第一電子地圖數據庫，用于存儲三維地形地理信息；?

第二電子地圖數據庫，用于存儲三維地物信息，所述三維地物信息包括地物三維地理坐標信息；所述三維地理坐標信息包括高度信息以及二維地理坐標信息；?

投影模塊，用于根據所述數據傳輸模塊傳輸的所述實景采集模塊的姿態信息以及所述實景采集模塊的三維地理坐標數據，將位于屏幕顯示窗口外部的所述三維電子地圖向通過屏幕顯示的所述實景圖像進行投影操作，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系；接收模塊，通過屏幕顯示所述實景圖像，當所述實景圖像上的某一目標點P1被鼠標點擊時，即為接收到對目標點P1進行定位的請求消息；?

定位模塊，用于當接收到對實景圖像上目標點P1進行定位的請求消息時，調用所述投影模塊，獲得所述三維電子地圖中與所述目標點P1對應的目標點，將該對應的目標點記為目標點P2；?

如果當前使用的所述三維電子地圖來源于所述第一電子地圖數據庫，即，所述三維電子地圖為存儲三維地形地理信息的電子地圖，則：通過所述三維電子地圖，直接獲得所述目標點P2的三維地理坐標數據；?

如果當前使用的所述三維電子地圖來源于所述第二電子地圖數據庫，即，所述三維電子地圖為存儲三維地物信息的電子地圖，則進一步判斷所述目標點P2是否位于所述三維電子地圖中的某一個三維地物覆蓋區域，如果位于，則其在所述三維地物上對應點的三維地理坐標數據即為所述目標點P2的三維地理坐標數據，并結束流程；如果不位于，則執行遍歷模塊；?

所述遍歷模塊用于：以目標點P1為中心，通過八鄰域的方式由內向外按設定的步長值逆時針探測，并執行以下步驟：?

S1，令i＝1；?

S2，當探測到探測點Ci時，調用所述投影模塊，獲得所述三維電子地圖中與探測點Ci對應的參考點Di；?

S3，判斷所述參考點Di是否位于所述三維電子地圖中的某一個三維地物覆蓋區域，如果不位于，則直接舍棄所述參考點Di，令i＝i+1，然后返回執行S?2；如果位于，則執行S4；?

S4，獲得所述參考點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是否位于存儲列表中；其中，初始時，所述存儲列表為空；如果不位于，則將探測點Ci、參考點Di與三維地物ID的對應關系存儲到所述存儲列表，然后，令i＝i+1，返回執行S?2；如果位于，則舍棄所述參考點Di，令i＝i+1，然后返回執行S?2；?

重復上述步驟，當所述存儲列表中存儲的參考點數量達到預設值時，退出循環，執行S5；?