[發明專利]基于在線標校的無人機遙測參數修正方法

有效

• 申請號: 201510433736.2
• 申請日: 2015-07-22
• 公開（公告）號: CN105180963B
• 公開（公告）日: 2018-02-16
• 發明（設計）人: 丁文銳;劉家良;向錦武;李紅光
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所11121
• 代理人: 趙文穎

1.一種基于在線標校的無人機遙測參數修正方法，包括以下幾個步驟：

第一步，根據地面控制點的分布情況進行航線規劃；

根據地面控制點的分布情況，令無人機對包含至少4個地面控制點的地區進行持續拍攝，獲取在無人機多角度的情況下的拍攝圖像；

第二步，圖像選取并記錄相應的遙測信息；

從規劃航帶所獲得的圖像中選取用戶設定角度的多幅圖像，具體為：從圖像序列中每隔一定幀數獲取一幀圖像；同時記錄獲取的每幀圖像對應時刻的飛機遙測信息，飛機遙測信息包括飛機的經度、緯度、高度、飛機俯仰角、飛機橫滾角、飛機航向角、平臺高低角和平臺方位角；

第三步，獲得控制點的像素坐標；

根據地面控制點，獲取其對應的圖像像素坐標；

第四步，基于空間后方交會的誤差分析；

利用圖像相應的飛機遙測參數作為初始值，根據共線方程列出誤差方程式，利用多個控制點得到多組誤差方程式，并根據最小二乘法得到法方程，求得無人機遙測參數的改正數；

第五步，根據多幅圖像得到的誤差進行誤差預測模型建立；

具體的：

1)無人機經緯度和高度的誤差預測

誤差預測公式為：

其中：X_s，Y_s，Z_s，表示最終修正后的參數值；其中，ΔX_s,ΔY_s,ΔZ_s表示各個參數最終結果的改正數；

其中分別表示誤差預測模型的常數項，a₁₁～a₃₃分別表示預測模型各個參數的系數；對于ΔX_s寫成矩陣形式為：

ΔX_s＝AX

式中：

A＝[1 X_s Y_s Z_s]

其中：A為系數矩陣，X為待求改正數矩陣；

則利用n幅圖像，得到關于ΔX_s的n個方程，分別表示為用矩陣表示為：

ΔX_s＝AX

其中：

A＝[A₁ A₂ … A_n]^T

從而根據最小二乘法，列出法方程

A^TAX＝A^TΔX_s

則未知數的向量解為：

X＝(A^TA)^-1A^TΔX_s

同理求出ΔY_s和ΔZ_s的未知數系數，從而得到關于無人機經緯度和高度在大地坐標系下的誤差補償公式：

其中：X_s0,Y_s0,Z_s0表示各個參數的初始值；

2)無人機和平臺姿態的誤差補償計算

無人機的姿態角誤差預測公式為：

其中：ω₂,k₂表示最終修正后的參數值；其中，Δω₂,Δκ₂表示各個參數最終結果的改正數；分別表示誤差預測模型的常數項，b₁₁～b₃₃分別表示預測模型各個參數的系數；利用n幅圖像，分別對Δω₂、Δκ₂列出n個方程，得到法方程，求出未知數，從而得到ω₂、κ₂的補償公式：

其中：ω₂₀,k₂₀表示各個參數的初始值；

對于平臺姿態角，設其誤差預測公式為：

其中：ω₁,k₁表示最終修正后的參數值；其中，Δω₁Δκ₁表示各個參數最終結果的改正數；利用n幅圖像，分別對Δω₁、Δκ₁列出n個方程，得到法方程，求出未知數，從而得到ω₁、κ₁的補償公式：

其中：ω₁₀,k₁₀表示各個參數的初始值，分別表示誤差預測模型的常數項，c₁₁～c₂₅分別表示預測模型各個參數的系數；當采取的圖像數量較少的情況下，將誤差預測公式中的常數項I作為預測誤差進行補償：

當采取的圖像數量較多的情況下，利用誤差預測公式進行補償；