[發明專利]一種基于自動跟蹤的機載光電系統目標地理定位方法

在審

• 申請號: 202110672667.6
• 申請日: 2021-06-17
• 公開（公告）號: CN113409400A
• 公開（公告）日: 2021-09-17
• 發明（設計）人: 盧曉燕;王潔;姜文濤;李穎娟;劉健鵬;張瑩;趙米旸;何曦;楊一洲;馬瑞雄
• 申請（專利權）人: 西安應用光學研究所
• 主分類號: G06T7/80
• 分類號: G06T7/80;G06T7/73;G01C21/20
• 代理公司: 中國兵器工業集團公司專利中心 11011
• 代理人: 劉二格

本發明公開了一種基于自動跟蹤的機載光電系統目標地理定位方法，基于機載光電系統用的被動定位技術，并且不依賴載機的相對高度誤差，通過識別捕獲并跟蹤目標，結合機載GPS提供的載機位置和姿態以及光電平臺自身的方位角和俯仰角，對目標的大地坐標進行解算，實現目標被動地理定位功能。本發明不需要對待定位目標進行主動或被動測距，不需要知道目標所處地面區域高程模型；不受載機相對高度誤差的影響，充分利用自動跟蹤功能提供的目標的連續運動像素位置；利用定位的結果可以建立有效的目標運動航跡，可以反饋給自動跟蹤，提高自動跟蹤抗干擾能力，同時為機載光電系統的態勢感知提供有效的數據。

技術領域

本發明屬于機載光電系統目標定位技術領域，涉及一種基于自動跟蹤的機載光電系統目標地理定位方法。

背景技術

隨著電子技術和計算機技術的快速發展，戰場環境發生了深遠的變化，傳統的戰術方法已經難以適應海、陸、空、天、電磁五位一體的立體戰爭，在隱身和反隱身博弈越發激烈的情況下，如何能隱蔽而準確地確定敵方位置顯得尤為重要。通過雷達、激光等有源設備發射大功率探測信號對目標進行定位原理簡單、定位精度高，但是極其容易暴露自己的位置，從而被敵方發現甚至打擊。相比之下，被動定位能夠在自身不發射電磁波的情況下，被動地接收目標輻射源的電磁波，以此確定目標的位置和運動狀態，對于提高武器系統在戰場環境下的生存能力和作戰能力具有重要作用。

傳統目標被動定位算法，載機根據光電平臺和目標之間的相對高度和瞄準線傾角進行被動測距以代替主動定位中的激光測距，然后再利用基于測距的目標定位算法進行目標定位，這種定位方法容易受載機與目標之間的相對高度誤差的影響，尤其在瞄準線傾角較大時，被動測距受載機相對高度誤差的影響被嚴重放大，導致定位精度差，無法滿足對遠距離目標精確打擊對定位精度的要求。

發明內容

(一)發明目的

本發明的目的是：提供一種基于自動跟蹤的機載光電系統目標地理定位方法，基于機載光電系統用的被動定位技術，并且不依賴載機的相對高度誤差，通過識別捕獲并跟蹤目標，結合機載GPS提供的載機位置(經度、緯度、高度)和姿態(航向角、橫滾角、縱搖角)以及光電平臺自身的方位角和俯仰角，對目標的大地坐標進行解算，實現目標被動地理定位功能。

(二)技術方案

為了解決上述技術問題，本發明提供一種基于自動跟蹤的機載光電系統目標地理定位方法，其包括以下步驟：

S1：在目標自動跟蹤模式下，獲取被跟蹤目標像素坐標位置，被跟蹤目標在相機1和相機2的像素坐標位置分別記為(X_l,Y_l)、(X_r,Y_r)；

S2：采集相機1的大地坐標位置P1、相機1對應的載機姿態信息、相機1光電零位相對相機1載機機軸零位的偏角、相機1攝像機坐標系相對于相機1光電零位的角度信息、相機1東北天坐標系相對地心坐標系方位α₁和俯仰角β₁；

采集相機2的大地坐標位置P2、相機2對應的載機姿態信息、相機2光電零位相對相機2載機機軸零位的偏角、相機2攝像機坐標系相對于相機2光電零位的角度信息、相機2東北天坐標系相對地心坐標系的方位角α₂和俯仰角β₂；

S3：計算獲得相機1攝像機坐標系和相機2攝像機坐標系之間的旋轉矩陣R；

S4：計算獲得相機1和相機2之間的平移矢量T；

S5：利用旋轉矩陣R、平移矢量T以及被跟蹤目標在相機1和相機2中的像素坐標位置(X_l,Y_l)，(X_r,Y_r)，獲得被跟蹤目標在相機1攝像機坐標系下的三維位置S(x,y,z)；