[發明專利]基于圖像的飛機引導方法、裝置

有效

• 申請號: 202110075142.4
• 申請日: 2021-01-20
• 公開（公告）號: CN112904895B
• 公開（公告）日: 2023-05-12
• 發明（設計）人: 陳華;李明珠;張炯
• 申請（專利權）人: 中國商用飛機有限責任公司北京民用飛機技術研究中心;中國商用飛機有限責任公司
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10
• 代理公司: 泰和泰律師事務所 51219
• 代理人: 范相玉

1.一種基于圖像的飛機引導方法，其特征在于，所述方法包括：

步驟S10，實時獲取機載視覺傳感器拍攝的圖像；

步驟S20，對所述機載視覺傳感器進行標定，建立現實坐標系與圖像坐標系的相對位置轉移模型；

步驟S30，根據所述相對位置轉移模型，將航向平面和垂直引導平面，投影到所述實時圖像中；

步驟S40，通過控制飛機，使所述實時圖像中的航向平面與垂直引導平面的面積為零，以保持飛機處于規劃的路線中；

所述步驟S20具體包括：

步驟S21，識別所述步驟S10拍攝的圖像中的關鍵特征點，得到關鍵特征點的圖像位置信息；

步驟S22，結合高精度地圖，構建所述關鍵特征點的數據描述；

步驟S23，根據所述關鍵特征點的數據描述，對所述機載視覺傳感器進行標定，建立相對位置轉移模型。

2.根據權利要求1所述的基于圖像的飛機引導方法，其特征在于，當所述方法用于引導飛機進近時，所述關鍵特征點包括跑道中線、跑道邊緣線、跑道入口線、跑道終止線、跑道停止線、跑道編號等標識。

3.根據權利要求1所述的基于圖像的飛機引導方法，其特征在于，當所述方法用于引導飛機進近時，所述關鍵特征點的數據描述包括：

所述關鍵特征點在機場坐標系下的三維空間位置信息；

所述關鍵特征點在圖像平面坐標系下的二維位置信息。

4.根據權利要求1所述的基于圖像的飛機引導方法，其特征在于，所述步驟S30，具體包括：

步驟S31，根據地面特征點，構建世界坐標系；

步驟S32，根據引導計劃，確定所述世界坐標系下的所述航向平面和所述垂直引導平面的方程；

步驟S33，根據所述步驟S20中得到的相對位置轉移模型，將所述航向平面和所述垂直引導平面轉換到圖像坐標系中。

5.根據權利要求4所述的基于圖像的飛機引導方法，其特征在于，當所述方法用于引導飛機進近時：

所述步驟S31中，所述地面特征點為跑道特征，具體包括跑道中心線、朝向飛機一側的跑道邊緣線，所述世界坐標系為機場跑道坐標系；

所述步驟S32中，所述航向平面為進近引導的航向面，所述垂直引導平面為進近引導的下滑面。

6.一種基于圖像的飛機引導裝置，其特征在于，所述裝置包括：

圖像獲取模塊，用于實時獲取機載視覺傳感器拍攝的圖像，包括機載視覺傳感器，所述機載視覺傳感器的安裝位置滿足飛行員正視視角要求，所述機載視覺傳感器滿足對雨霧、暗視環境的適應性，生成圖像對關鍵特征點的描述清晰可辨；

視覺傳感器標定模塊，用于識別并提取圖像中的關鍵特征信息，并結合已知信息，對所述機載視覺傳感器進行標定，建立圖像相對位置轉移模型；

航路規劃模塊，根據地面特征點，以規劃的航路作為航向平面與垂直引導平面的交直線，在世界坐標系中生成兩平面的方程，并根據所述視覺傳感器標定模塊生成的圖像相對位置轉移模型，將兩平面投影至所述圖像獲取模塊獲取的圖像中，所述航向平面與地面垂直，所述垂直引導平面與地面平行或以特定角度與地面相交；

飛行控制模塊，通過控制飛機，使所述圖像中的航向平面與垂直引導平面的面積為零，以保持飛機處于規劃的路線中；

所述視覺傳感器標定模塊包括：

特征識別單元，用于識別并提取圖像中的關鍵特征點的圖像坐標；

位置信息存儲單元，用于存儲已知的所述關鍵特征點的三維空間位置信息；

標定單元，用于根據所述關鍵特征點的圖像坐標和三維空間位置信息，對所述機載視覺傳感器進行標定，建立相對位置轉移模型。

7.根據權利要求6所述的基于圖像的飛機引導裝置，其特征在于，當所述裝置用于引導飛機進近時，所述關鍵特征點包括跑道中線、跑道邊緣線、跑道入口線、跑道終止線、跑道停止線、跑道編號等標識，所述三維空間位置信息來自于高精度地圖。

8.根據權利要求6所述的基于圖像的飛機引導裝置，其特征在于，當所述裝置用于引導飛機進近時，所述航路規劃模塊中的地面特征點包括跑道中心線、朝向飛機一側的跑道邊緣線，所述世界坐標系為機場跑道坐標系，所述航向平面為進近引導的航向面，所述垂直引導平面為進近引導的下滑面。