[發明專利]基于視覺輔助技術對地形參考導航精度提升定位修正方法

在審

• 申請號: 202010006227.2
• 申請日: 2020-01-03
• 公開（公告）號: CN113074722A
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發明（設計）人: 翟飛相;尹超;劉爽;孫萍;王亞許;李東岳
• 申請（專利權）人: 上海航空電器有限公司
• 主分類號: G01C21/16
• 分類號: G01C21/16;G01C5/00
• 代理公司: 上海世圓知識產權代理有限公司 31320
• 代理人: 顧俊超

本發明公開了基于視覺輔助技術對地形參考導航精度提升定位修正方法，在航空器飛行過程中，用數字地圖提供參考信息，通過視覺輔助對其參考信息進行精度提升，共同輔助校正慣性導航系統，達到提高導航精度，増強系統可靠性等目標的一種精確導航的技術。

技術領域

本發明涉及航空電子系統技術與數據分析技術，尤其是航空器中廣泛應用的導航定位技術中涉及的輔助導航定位技術，此類系統包括但不限于慣性導航系統、視覺輔助導航技術及地形參考導航定位技術等具體產品。

技術背景

視覺輔助導航技術（Vision Navigation System，簡稱VNS）是一種用于不良視覺導航環境下的慣性導航定位和視覺導航定位的組合導航方法。通過將攝像機的測量圖像與存儲的圖像或地圖的存儲信息或地標的焦平面測量信息或 利用攝像機所拍的連續圖像之間距離來確定飛機的運動的導航定位技術。

地形參考導航定位技術（Terrain Aided Navigation，簡稱TAN）是全球導航系統（Global Positioning System，簡稱GPS）是用數字地圖提供參考信息，來輔助校正慣性導航系統，達到提高導航精度，増強系統可靠性等目標的一種精確導航的技術，俗稱地形匹配。

地形參考導航定位技術技術在地形特征明顯的區域，具有較高的導航精度，對戰斗機近空支援、低空強擊、突防、截擊等戰術飛行也十分有用。

通過組合視覺輔助導航技術和地形參考導航定位技術兩種導航定位系統，并輔以卡爾曼濾波誤差估計，實現對慣性導航系統（Inertial Navigation System，簡稱INS）的導航定位修正，為航空器提供高精度的導航定位。

發明內容

本發明公開了一種基于視覺輔助技術對地形參考導航精度提升的定位修正方法，在航空器飛行過程中，用數字地圖提供參考信息，通過視覺輔助對其參考信息進行精度提升，共同輔助校正慣性導航系統，達到提高導航精度，増強系統可靠性等目標的一種精確導航的技術。

本發明提供了一種基于視覺輔助技術對地形參考導航精度提升的定位修正方法，包括以下步驟：一種基于視覺輔助技術對地形參考導航精度提升的定位修正方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟A，視覺傳感器獲取圖像信息vision；

步驟B，視覺導航系統生成焦平面上的測量值與地標坐標值之間的關系u_k,v_k，,其中u_k=f(y^c_k/x^c_k), v_k=f(y^c_k/z^c_k),x,y,z分別表示焦平面上的投影坐標，相機的焦平面上的界標測量獲得導航輸出的導航等式,pⁿ_k- pⁿ_u=r_kcⁿ_bc^b_cp^c_k,下標k表示地標的索引，而pⁿ_k是地標的已知位置矢量，b，c和n分別表示航空器框架，相機框架和導航框架。pⁿ_u是導航框架中車輛的三維位置矢量，r_k 是焦平面上的投影地標與相機幀中的實際地標的距離比，cⁿ_b和c^b_c是從主體框架到導航框架的方向余弦矩陣和從相機框架到主體框架的方向余弦矩陣，c^b_c是一個常數矩陣；

步驟C，地形測量系統將獲取的實測地形高度hs發送給數字地圖模塊；

步驟D，結合地形測量系統發送的獲取的實測地形高度hs，數字地圖模塊生成地形剖面；