[發明專利]一種基于無人機微群的地面目標實時定位方法

有效

• 申請號: 202110728010.7
• 申請日: 2021-06-29
• 公開（公告）號: CN113340272B
• 公開（公告）日: 2022-09-06
• 發明（設計）人: 高仕航;徐梓京;陳曉群;袁景淇;李華清;盧宇婷;陳衛東;汪勇勇
• 申請（專利權）人: 上海良相智能化工程有限公司;上海交通大學
• 主分類號: G01C5/00
• 分類號: G01C5/00;G01C11/12;G01C15/00
• 代理公司: 北京慕達星云知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 符繼超

1.一種基于無人機微群的地面目標實時定位方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一，在對地面目標定位前，對無人機微群中的每架無人機進行高程測量零漂校正；

步驟二，在對地面目標定位前，對無人機微群中的每架無人機進行方向角測量零漂校正；步驟二包括：

在對地面目標定位前，使無人機微群進行初次懸停；

記錄初次懸停過程中，單架懸停無人機的自身經度、緯度、方向角及三軸姿態測量儀垂直軸讀數，作為方向角標定初始信息；

控制無人機朝向機頭方向前進10m后進行二次懸停，記錄二次懸停過程中無人機自身經度、緯度、方向角及三軸姿態測量儀垂直軸讀數；

利用下式計算無人機方向角零漂誤差

其中，lo₀、la₀、和θ₀分別表示初次懸停過程中單架無人機自身經度、緯度、方向角及三軸姿態測量儀垂直軸讀數；lo₁、la₁、和θ₁分別表示二次懸停過程中單架無人機自身經度、緯度、方向角及三軸姿態測量儀垂直軸讀數；

步驟三，在任意時刻k，令無人機微群懸停，利用每架無人機的自身姿態、機載相機云臺姿態和目標在圖像中的檢測結果，解算每架無人機與目標中心連線的俯仰角與方向角；

步驟四，結合每架無人機與目標中心連線的俯仰角和方向角，以及每架無人機的自身高程和自身位置經緯度，計算基于單無人機定位的目標中心經緯度和目標高程；

步驟五，將每架無人機的目標中心經緯度和目標高程進行數據融合，得到基于無人機微群的目標經緯度和目標高程的估計值。

2.根據權利要求1所述的一種基于無人機微群的地面目標實時定位方法，其特征在于，步驟一包括：

在對地面目標定位前，使無人機從特定的停機坪起飛，在上升過程中，調整機身位置使停機坪保持在圖像中心；

無人機達到10米高程位置后，進行懸停和多次圖像采集，根據停機坪在圖像中的大小解算出多個無人機自身的大地高程值；

其中，f為相機的焦距，γ為停機坪在圖像中的長度，α為停機坪在相機中的視角，x為停機坪的實際邊長，為無人機的大地高程值；

利用小波濾波對多個圖像計算獲得的大地高程值進行平滑處理，將經過平滑處理的值作為當前時刻大地高程的準確值；

將無人機在同一時刻的大地高程值和大地高程測量值做差并求平均，作為該無人機的大地高程測量零漂誤差。

3.根據權利要求1所述的一種基于無人機微群的地面目標實時定位方法，其特征在于，步驟三包括：

利用相機成像的共線性質，根據目標中心在所拍圖像中的像素位置計算目標中心與機載相機鏡頭光軸垂直方向的夾角θ₂和目標中心與機載相機鏡頭光軸正北方向的夾角θ₂和的計算公式如下：

其中，目標在圖像中的像素位置為(x_p，y_p)，圖像的像素尺寸為(w_p，h_p)；

根據無人機自身姿態及機載相機云臺的姿態，獲得機載相機鏡頭光軸與豎直方向的夾角θ₁，機載相機鏡頭光軸與正北方向的夾角

結合目標中心與機載相機鏡頭光軸夾角θ₂和機載相機鏡頭光軸與豎直方向的夾角θ₁，解算目標中心與無人機連線同豎直方向的夾角，作為目標俯仰角θ，計算公式如下：

θ＝θ₁-θ₂；

結合目標中心與機載相機鏡頭光軸夾角和機載相機光軸與正北方向的夾角，解算目標中心與無人機連線同正北方向的夾角，作為目標方向角計算公式如下：