[发明专利]一种提高机载平台定姿精度的在线快速方法

权利要求书

1.一种提高机载平台定姿精度的在线快速方法：在机载遥感系统选用低成 本、低精度INS设备的条件下，通过在机载平台上的中央处理单元中实现由相 邻两幅航摄图像的相对运动求平台姿态角的变化量，在线修正低精度INS定姿 数据，从而在线提高机载平台的定姿精度；其中所述由相邻两幅航摄图像的相 对运动求解平台姿态角的变化量步骤有三：1)由图像匹配算法求相邻两幅航摄 图像的相对运动；2)建立机载平台姿态角变化与航摄图像相对运动之间的映射 关系；3)求解航摄图像拍摄时刻相应的平台姿态角变化量，所述平台姿态角为 偏航角、侧滚角和俯仰角；其中所述相邻两幅航摄图像的相对运动包括航摄图 像平面内的二维平移量和图像的旋转角度；其中所述航摄图像平面内的二维平 移量包括沿着载机飞行方向的平移量和垂直于载机飞行方向上的平移量；其中 解算具体过程为，首先在航摄图像有效搜索区域的对角线方向选择相距较远的 两个图像子块，使用块相关匹配法求旋转角度，根据所述求解步骤2)的映射关 系，所述旋转角度等于平台的偏航角变化量；然后基于已求得的旋转角度，用 旋转向量法求所述两个图像子块中心在无偏航角影响下的相邻两幅航摄图像上 的位置，从而求得图像子块中心在无偏航角影响下的相邻两幅航摄图像中在航 摄图像平面内的二维平移量；然后根据求解步骤2)的映射关系求得相应的侧滚 角变化量和俯仰角变化量；以大于20Hz的较高频率在线修正INS姿态角的测量 误差。

2.按照权利要求1所述的一种提高机载平台定姿精度的在线快速方法，其 特征在于，在机载遥感系统飞行作业过程中，用航拍帧频大于20帧每秒的数码 相机对地面被研究区域拍摄图像，相邻两幅航摄图像具有足够的重叠区域；当 机载平台的偏航角、侧滚角和俯仰角均为零时，数码相机沿铅垂方向指向正下 方拍摄得到航摄图像。

3.按照权利要求1所述的一种提高机载平台定姿精度的在线快速方法，其 特征在于，所述机载平台姿态角变化与航摄图像相对运动之间的映射关系为： 在航摄图像平面内沿着载机飞行的方向上，去除载机在所述相邻两幅航摄图像 的拍摄间隔时间内的飞行位移量后相邻两幅航摄图像的平移量，与机载平台的 俯仰角在所述相邻两幅航摄图像的拍摄间隔时间内的变化量一一对应；在航摄 图像平面内垂直于载机飞行的方向上，去除载机在所述相邻两幅航摄图像的拍 摄间隔时间内的飞行位移量后相邻两幅航摄图像的平移量，与机载平台的侧滚 角在所述相邻两幅航摄图像的拍摄间隔时间内的变化量一一对应。

4.按照权利要求1所述的一种提高机载平台定姿精度的在线快速方法，其 特征在于，所述块相关匹配法求旋转角度的方法为：在航摄图像有效搜索区域 的对角线方向选择相距较远的两个待匹配图像子块，由块相关匹配法分别求这 两个图像子块中心在相邻两幅航摄图像上的位置，由插值法提高其定位精度到 亚像素级，两个图像子块中心的连线在相邻两幅航摄图像上的夹角即为图像的 旋转角度。