[發(fā)明專利]一種基于異源圖像匹配的飛行器精確定位方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010192036.X
• 申請(qǐng)日: 2020-03-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111238488A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅世彬;孫方德
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖南云頂智能科技有限公司
• 主分類號(hào): G01C21/20
• 分類號(hào): G01C21/20;G01C21/16;G01C21/00
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明提供一種基于異源圖像匹配的飛行器精確定位方法，具體包括如下步驟：獲取慣性傳感器信息；校正；粗匹配；精匹配；飛行器位置解算。本發(fā)明采用上述定位方法，能夠得到更為精確的飛行器絕對(duì)位置。

技術(shù)領(lǐng)域

本領(lǐng)域涉及一種定位方法，具體涉及一種基于異源圖像匹配的飛行器精確定位方法。

背景技術(shù)

飛行器定位技術(shù)用于精確確定飛行器所在位置的地理坐標(biāo)。為了提高飛行器的機(jī)動(dòng)性，現(xiàn)有的飛行器一般都搭載定位系統(tǒng)，包括全球定位系統(tǒng)(GPS)和慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(INS)。慣性導(dǎo)航系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間工作定位結(jié)果會(huì)漂移，誤差較大，通常的做法是使用GPS的定位結(jié)果修正慣性導(dǎo)航的結(jié)果。但是GPS是一種無(wú)線電定位技術(shù)，其信號(hào)極易受到建筑物遮擋、地形等因素的影響，并且GPS技術(shù)依賴國(guó)外技術(shù)。處于軍事安全性的考慮，軍用飛行器必須擁有自主定位的能力。

自主定位具有被動(dòng)測(cè)量、自成體系、不易受干擾的特點(diǎn)。慣導(dǎo)系統(tǒng)具備自主導(dǎo)航能力，它不需要任何外界電磁信號(hào)就可以獨(dú)立給出載體的姿態(tài)、速度和位置信息，抗干擾能力強(qiáng)。但是，慣性導(dǎo)航系統(tǒng)是利用慣性元件測(cè)量載體加速度、經(jīng)過(guò)積分得到載體的姿態(tài)和位置信息，陀螺漂移等因素引起誤差隨時(shí)間積累。傳統(tǒng)的圖像匹配定位方法也具備自主導(dǎo)航能力，無(wú)需外界信號(hào)可以獨(dú)立地解算飛行器的絕對(duì)位置，但是事先準(zhǔn)備的基準(zhǔn)圖與飛行器實(shí)時(shí)航拍的圖像存在旋轉(zhuǎn)、尺度和平移的變化，初次之外，兩者的圖像也會(huì)存在相應(yīng)的灰度畸變，這對(duì)圖像匹配是一項(xiàng)巨大的挑戰(zhàn)，一次異源圖像匹配很難適應(yīng)因?yàn)楫悤r(shí)異源圖像帶來(lái)的問(wèn)題，它無(wú)法得到較為準(zhǔn)確的圖像匹配結(jié)果，后續(xù)解算飛行器的位置也無(wú)法得到較為準(zhǔn)確的結(jié)果。

飛行器自主定位系統(tǒng)一直是各類研究人員關(guān)注的熱門技術(shù)，現(xiàn)有定位系統(tǒng)主要有：基于INS和GPS的組合定位系統(tǒng)、基于路標(biāo)點(diǎn)的 INS定位系統(tǒng)、基于INS和圖像匹配的定位系統(tǒng)、基于GPS/北斗的定位技術(shù)、基于INS和GPS/北斗的組合定位系統(tǒng)。

(1)基于INS/GPS的組合定位系統(tǒng)利用GPS定位信息修正INS 的測(cè)量數(shù)據(jù)，可以準(zhǔn)確計(jì)算出飛行器的絕對(duì)位置，但是這種定位方法依賴衛(wèi)星信號(hào)。

(2)基于路標(biāo)點(diǎn)的INS系統(tǒng)，可以利用顯著的路標(biāo)點(diǎn)對(duì)INS的積累誤差進(jìn)行修正，提高系統(tǒng)的定位精度，但這要求航拍圖像內(nèi)必須包含路標(biāo)點(diǎn)，在現(xiàn)實(shí)情況中，路標(biāo)點(diǎn)的設(shè)置耗費(fèi)人力物力，若飛行路線不固定，很難做到航拍圖像中都包含路標(biāo)點(diǎn)。

基于INS的定位技術(shù)的缺點(diǎn)：INS定位技術(shù)的基本原理是通過(guò)積分獲得飛行器的狀態(tài)，這種方法的誤差會(huì)隨著時(shí)間的增加而增大，飛行器在較長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行時(shí)，使用這種定位技術(shù)定位精度會(huì)嚴(yán)重降低。

(3)基于INS和圖像匹配的組合定位系統(tǒng)利用圖像匹配的結(jié)果結(jié)算出飛行器的絕對(duì)位置，再進(jìn)一步對(duì)INS的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行修正。但是傳統(tǒng)的圖像匹配的方法無(wú)法保證匹配的可靠性，會(huì)影響到飛行器位置的解算，傳統(tǒng)方法的定位精度較低。

(4)基于GPS/北斗的定位技術(shù)的缺點(diǎn)：衛(wèi)星信號(hào)在有建筑物或者地形遮擋時(shí)不穩(wěn)定，且衛(wèi)星定位依賴地面基站，當(dāng)飛行器正下方附近沒(méi)有地面基站時(shí)，定位精度也無(wú)法保證，從而影響飛行器工作的安全性。

(5)基于INS和GPS/北斗的組合定位技術(shù)的缺點(diǎn)：因?yàn)樵摷夹g(shù)利用GPS/北斗衛(wèi)星系統(tǒng)提供的位置信息對(duì)INS的積累誤差進(jìn)行修正，所以它高度依賴衛(wèi)星信號(hào)，無(wú)法真正實(shí)現(xiàn)自主定位的能力。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于異源圖像匹配的飛行器精確定位方法，能夠得到更為精確的飛行器絕對(duì)位置。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

本發(fā)明提供一種基于異源圖像匹配的飛行器精確定位方法，包括如下步驟：

獲取慣性傳感器信息：飛行器在飛行過(guò)程中，所述飛行器搭載的成像傳感器獲取飛行器的地面圖像，與成像傳感器固連的慣性傳感器獲取飛行器的位置、姿態(tài)、方向、高度；