[發明專利]海上目標位置測量方法

有效

• 申請號: 202110796947.8
• 申請日: 2021-07-14
• 公開（公告）號: CN113483739B
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 余毅;李銘揚;張濤;陳忠;郭鑫;王成
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: G01C11/02
• 分類號: G01C11/02;G01C11/30;G01S19/14;G01S19/45
• 代理公司: 長春中科長光知識產權代理事務所(普通合伙) 22218
• 代理人: 高一明;郭婷

本發明提供一種海上目標位置測量方法，包括以下步驟：S1連續測量第一測量船、第二測量船和合作靶船的大地坐標；S2將第一測量船、第二測量船和合作靶船的大地坐標轉換成地心直角坐標；計算合作靶船的理論俯仰角和方位角；S3通過第一測量船第二測量船拍攝圖像，根據像素點分別計算被測目標水平脫靶量和垂直脫靶量；S4計算被測目標的理論俯仰角和方位角；S5構建第一圓錐體相交方程和第二圓錐體相交方程；S6建立球面方程；S7構建迭代求解模型，計算得到被測目標的坐標。本發明無需使用平臺局部基準，利用圓錐交會測量系統，簡化現有攝影測量學后方交會的測量模式，為海上目標落點的測量系統提供一種簡單、便捷、精確的測量方法。

技術領域

本發明涉及目標位置測量領域，特別涉及海上目標位置測量方法。

背景技術

傳統的海上目標位置測量方法主要是在沿岸海域進行，沿岸海域在天氣較好、風浪較小的時候測量通常使用光學儀器，因測量船搖擺不定，放置在靶船平臺上的經緯儀，無法直接由經緯儀軸角編碼器解算出攝像機外方元素中的歐拉角；目前采用的主要測量手段包括雷達測距，激光測距，光學測量。由于裝載測量儀器的艦船在海浪、海風作用下存在船搖，因此在海面上雷達和激光測距在海洋測量精度遠低于陸地測量定位精度，且光學測量需要配置局部基準用于對船搖時產生的偏航、俯仰、橫滾三個角度的測量，成本很高。為了提高測量精度，采用光學交會定位，降低外在環境對系統的影響，提出基于圓錐角交會的高精度目標位置測量方法具有重要研究意義。

發明內容

本發明為解決的問題，提供一種海上目標位置測量方法。

為實現上述目的，本發明采用以下具體技術方案：

本發明提供一種海上目標位置測量方法，包括以下步驟：

S1、利用船載衛星定位系統，對應時間點連續測量第一測量船、第二測量船和合作靶船的大地坐標；

S2、將第一測量船、第二測量船和合作靶船的大地坐標轉換成地心直角坐標；對應時間點連續計算合作靶船的指定目標點分別對于第一測量船和第二測量船的理論俯仰角和方位角；

S3、通過第一測量船承載的第一攝像機和第二測量船承載的第二攝像機來拍攝圖像，第一攝像機和第二攝像機采用相同焦距實時拍攝被測目標和合作靶船的圖像，分別得到同時包含合作靶船和被測目標的第一圖像和第二圖像；在第一圖像和第二圖像中，根據像素點分別計算被測目標相對于第一圖像的中心、第二圖像的中心的水平脫靶量和垂直脫靶量；

S4、根據合作靶船分別對于第一測量船和第二測量船的理論俯仰角和方位角、被測目標相對于第一圖像的中心、第二圖像的中心的水平脫靶量和垂直脫靶量，分別計算被測目標相對于第一測量船和第二測量船的理論俯仰角和方位角；計算以第一攝像機位置為頂點，以與被測目標的指定目標點連線和與合作靶船的指定目標點連線為兩邊的第一夾角；計算以第二攝像機位置為頂點，以與被測目標的指定目標點連線和與合作靶船的指定目標點連線為兩邊的第二夾角；

S5、根據第一夾角、第二夾角、第一測量船的地心直角坐標、第二測量船的地心直角坐標和合作靶船的地心直角坐標構建第一圓錐體相交方程和第二圓錐體相交方程；

S6、根據第一圖像和第二圖像，按照像素點分析并取整得出合作靶船的高程和被測目標的高程，再結合合作靶船的地心直角坐標建立球面方程；

S7、根據第一圓錐體相交方程、第二圓錐體相交方程和球面方程，分別導入與各個時間點相對應的第一測量船的地心直角坐標、第二測量船的地心直角坐標、合作靶船的地心直角坐標、第一夾角、第二夾角、合作靶船的高程和被測目標的高程，構建出迭代求解模型，計算后得到被測目標的地心直角坐標。

優選地，在步驟S2中，合作靶船的指定目標點是由合作靶船在圖像中成像的形心來確定；計算合作靶船的指定目標點分別對于第一測量船和第二測量船的方位角和理論俯仰角的公式為：