[發(fā)明專利]基于視覺輔助測量的機載分布式POS數(shù)據(jù)融合方法和裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810153904.6
• 申請日: 2018-02-22
• 公開（公告）號: CN108458709B
• 公開（公告）日: 2020-03-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李建利;鄒思遠(yuǎn);孫一弘;劉剛;房建成;顧賓
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號: G01C21/00
• 分類號: G01C21/00;G01C21/16;G01C21/20;G01C11/00
• 代理公司: 北京挺立專利事務(wù)所(普通合伙) 11265
• 代理人: 李鑫

本發(fā)明公開了一種基于視覺輔助測量的機載分布式POS數(shù)據(jù)融合方法和裝置，該方法利用視覺測量主POS與子IMU相對位置姿態(tài)，作為量測信息輔助傳統(tǒng)傳遞對準(zhǔn)，獲得所有節(jié)點子IMU的運動參數(shù)M₀；基于彈性力學(xué)模態(tài)疊加方法，建立機翼柔性基線撓曲、振顫模型θ(x,t)；將M₀經(jīng)剛性桿臂補償減去主POS運動信息，獲得對準(zhǔn)后子IMU與主POS的相對運動信息M_r，采用DBSCAN聚類法對M_r進行降噪處理得到M′_r；基于所建柔性基線模型，采用正交多項式擬合對M′_r空間維數(shù)據(jù)進行融合處理，獲得M″_r，采用傅里葉逼近對M″_r時間維數(shù)據(jù)進行融合處理，獲得M″′_r，再經(jīng)剛性桿臂補償加上主POS運動信息，獲得分布式POS所有節(jié)點子IMU高精度運動參數(shù)M₁，提高機載分布式POS測量精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及遙感測試技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于視覺輔助測量的機載分布式POS數(shù)據(jù)融合方法和裝置。

背景技術(shù)

機載多任務(wù)遙感載荷高精度對地觀測已經(jīng)成為空基對地觀測的重要發(fā)展方向，如集成高分辨率測繪相機、成像光譜儀、大視場紅外掃描儀、合成孔徑雷達(SyntheticAperture Radar，SAR)于同一載機的多任務(wù)載荷，機載分布式陣列天線SAR和柔性多基線干涉SAR等。機載多任務(wù)遙感載荷對地觀測系統(tǒng)要實現(xiàn)高精度成像，需要獲取各載荷的高精度運動參數(shù)。位置姿態(tài)測量系統(tǒng)(Position and Orientation System，POS)由慣性測量單元(Inertial Measurement Unit，IMU)、全球定位系統(tǒng)(Global Position System，GPS)接收機、POS計算機(POS Computer System，PCS)和后處理軟件組成，可以為成像載荷提供位置姿態(tài)信息。對于機載多任務(wù)遙感載荷對地觀測系統(tǒng)，傳統(tǒng)的單一POS無法滿足不同載荷安置點的高精度運動參數(shù)測量需求。因此，必須建立起高精度機載分布式POS系統(tǒng)，為高性能航空遙感系統(tǒng)中所有載荷提供高精度高可靠的運動參數(shù)。

傳統(tǒng)機載分布式POS系統(tǒng)一般由一個高精度主POS和多個分布在機體(包括機翼)上的低精度子IMU組成。主、子系統(tǒng)分別安裝在機體或機翼兩側(cè)的不同載荷附近，用于測量載荷中心的運動參數(shù)。主POS通過傳遞對準(zhǔn)將高精度位置、速度、姿態(tài)等運動參數(shù)傳遞給子IMU，從而獲得各子節(jié)點的高精度運動參數(shù)信息。由于受陣風(fēng)、平臺機動等多源擾動影響，柔性長機翼產(chǎn)生多模撓曲變形顫動耦合運動，部分節(jié)點的最大振幅可達米級、撓曲變形角高達10度左右，柔性基線效應(yīng)顯著，必然造成主子傳遞對準(zhǔn)精度降低，影響子系統(tǒng)測量精度。

視覺測量是一種高精度測量方法，不需要通過機翼建立主子系統(tǒng)的傳遞關(guān)系，在子系統(tǒng)處設(shè)置相應(yīng)靶標(biāo)，將相機與主系統(tǒng)剛性固連于機艙，能夠直接測出子系統(tǒng)相對主系統(tǒng)的位置姿態(tài)信息，測量精度高，可解決柔性基線效應(yīng)影響主子傳遞對準(zhǔn)精度的問題。但其受外界環(huán)境影響較大，在飛機飛行過程中，大氣、溫度、氣候、外界亮度都會影響圖像提取精度，相對傳統(tǒng)POS系統(tǒng)不夠穩(wěn)定。所以為解決柔性基線效應(yīng)造成的分布式POS多傳感器數(shù)據(jù)融合難題，提高子系統(tǒng)測量精度，基于視覺測量的分布式POS數(shù)據(jù)融合方法具有重要意義。