[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

技術領域

本發明屬于數字視頻圖像處理技術領域，具體涉及一種基于在線標校的無人機遙測參數修正方法。

背景技術

無人機在軍事和民用方面都具有廣泛的應用價值，長期以來都是國內外很多機構和組織的熱點研究項目。

偵察是無人機與生俱來的使命，無人機偵察圖像已成為快速有效獲取情報的重要手段，在歷次局部戰爭中發揮著越來越重要的作用。雖然利用無人機偵察圖像能夠發現和識別目標，但是由于成像時刻受各種外在因素的影響，導致無人機的各個遙測參數存在誤差，且不具有精確的地理坐標，從而不能限值了之后的目標定位等操作的精度。因此，為充分發揮無人機的作戰效能，需要采取某種技術手段對獲取的偵察圖像進行有效處理，修正無人機的各個遙測參數的誤差，從而為后續的計算提供較為準確的測量參數。

發明內容

本發明提出了基于在線標校的無人機遙測參數修正方法，目的是修正無人機的遙測參數的誤差，從而為后續的計算提供較為準確的測量參數。首先在無人機執行任務前按照既定航線進行飛行，并獲得多張包含地面控制點的圖像，再利用單像后方交會的思想，對無人機的經緯度，高度，飛機姿態角和平臺姿態角進行誤差分析，從而達到修正各個遙測參數的目的。

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，從而獲取在無人機多角度的情況下的拍攝圖像。要求在圖像中地面控制點的分布盡量分散，無人機的各個姿態盡量包含整個跨度。

1)控制點分布：

由于在相同高度和焦距不變的前提下，無人機在垂直下視的情況下，圖像對應的真實地理范圍最小，因此，只要分析出垂直下視的情況下控制點的分布情況就可以保證無人機在任意姿態下都可以將地面控制點全數拍攝到圖片中。為保證控制點的分布較為分散，現將圖像簡單的分成九宮格的形式，如圖1所示。由于該方法需要至少4個地面控制點，因此，我們將這4個地面控制點分別放置在1～4個部分中即可。

2)規劃航線，保證姿態覆蓋范圍：

由于無人機在執行任務的過程中，飛機高度、飛機橫滾角和飛機俯仰角都較小，因此只需要重點考慮飛機航向角以及平臺方向角和平臺高低角即可。圖2給出了一個航帶規劃的例子。按照該航線飛行，可以使得飛機航向角和平臺方向角均滿足360°的變化范圍，平臺高低角滿足幾乎90°的變化范圍；

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具有代表性的角度的多幅圖像。同時需要記錄下獲取的每幀圖像對應時刻的飛機遙測信息，具體包括飛機的經度、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。值得注意的是飛機遙測參數與圖像的對應關系十分重要，實時性越高，之后的誤差測量越準確；

第三步，獲得控制點的像素坐標；

利用圖像匹配技術將獲得的多幀圖像分別與包含地面控制點的基準圖像進行匹配，從而獲得地面控制點在偵查圖像中對應的像素坐標信息；

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，從而求得無人機遙測參數的改正數。其中誤差方程式的系數由焦距、控制點像素坐標以及飛機遙測參數表示；

第五步，根據多幅圖像得到的誤差進行誤差預測模型建立；

根據在規劃航帶上選取的多幅圖像得到無人機的各個姿態在不同取值時對應的誤差。根據多幅圖像得到的誤差，利用最小二乘法建立無人機的各個遙測參數的誤差預測模型。

本發明的優點在于：

(1)由于是在每次執行任務之前進行誤差測量，所以得到的誤差對該環境的適用性強；

(2)修正了無人機的經緯度和姿態角的誤差，從而提高定位精度。

附圖說明

圖1是本發明的地面控制點布置示意圖；

圖2是本發明的規劃航線示意圖；

圖3是本發明的方法流程圖；

圖4是本發明的利用空間后方交會求遙測參數誤差部分的流程圖。

具體實施方式

下面將結合附圖對本發明的具體實施方式進行詳細說明。