[发明专利]一种基于无人机的目标快速定位系统及方法

权利要求书

1.一种基于无人机的目标快速定位系统，由无人机(1)、机载视频摄像系统(2)、稳定平台(3)、地面控制中心(4)和目标定位解算软件(5)组成，其特征在于：无人机(1)搭载机载视频摄像系统(2)和稳定平台(3)飞往目标区域，多站观测同一目标，将视频影像、GPS/IMU数据和稳定平台(3)的姿态角数据实时地传递到地面控制中心(4)，由目标定位解算软件(5)进行目标点的三维空间坐标快速解算，实现目标的快速定位。

2.根据权利要求1所述的一种基于无人机的目标快速定位系统，其特征在于：无人机(1)自带有GPS/IMU定向定位导航设备，能获取实时的飞机位置和姿态信息。

3.根据权利要求1所述的一种基于无人机的目标快速定位系统，其特征在于：稳定平台(3)对机载视频摄像系统(2)进行置平，同时提供机载视频摄像系统(2)拍摄视频影像时的姿态信息。

4.根据权利要求1所述的一种基于无人机的目标快速定位系统，其特征在于：目标定位解算软件(5)依据实时获取的多站视频影像和位置及姿态数据，采用摄影测量空间前方交会的原理计算目标点的三维空间坐标。

5.一种基于无人机的目标快速定位方法，由无人机(1)搭载机载视频摄像系统(2)和稳定平台(3)飞往目标区域，其特征在于：通过多站观测获取同一目标的多站视频影像，根据无人机(1)的GPS/IMU定向定位信息和稳定平台(3)的姿态角数据，计算目标的各站影像的外方位元素，进行摄影测量空间前方交会计算，求出目标点的三维空间坐标，实现目标的快速定位。

6.根据权利要求5所述的一种基于无人机的目标快速定位方法，其特征在于：目标影像可通过使用一架无人机(1)搭载机载视频摄像系统(2)和稳定平台(3)对同一目标进行多时多站拍摄或使用多架无人机(1)搭载机载视频摄像系统(2)和稳定平台(3)对同一目标进行同时多站拍摄获得。

7.根据权利要求5所述的一种基于无人机的目标快速定位方法，其特征在于：通过多站观测实现无人机(1)相对定位的稳定性，在无GPS地面基站进行差分GPS解算的情况下，仍可基于IMU数据的联合计算，达到满足应急需求的定位精度，必要时，通过高冗余视频影像，进行空间后方交会，对影像的外方位元素进行修正，以实现更高精度的目标定位。

8.根据权利要求5所述的一种基于无人机的目标快速定位方法，步骤如下：

步骤S1：使用无人机(1)搭载机载视频摄像系统(2)和稳定平台(3)对同一目标进行多站拍摄；

步骤S2：将步骤S1获取的同一目标的多站多角度视频影像和无人机(1)及稳定平台(3)记录的位置及姿态数据实时传送到地面控制中心(4)；

步骤S3：在地面控制中心(4)，基于步骤S2下载的视频和位置及姿态数据，使用目标定位解算软件(5)解算各站视频影像的外方位元素；

步骤S4：使用目标定位解算软件(5)，选定首站视频影像上的目标点，并通过数字影像匹配，自动提取其它各站视频影像上的同名点，获得目标点在各站视频影像上的像坐标；

步骤S5：使用目标定位解算软件(5)，基于步骤S3计算的各站视频影像的外方位元素和步骤S4获得的目标点在各站视频影像上的像坐标，依据摄影测量空间前方交会原理，并进行多余观测平差，计算出目标点的三维空间坐标。

9.根据权利要求5所述的一种基于无人机的目标快速定位方法，其特征在于：对于常规监测区域，可预先布设虚拟的空间摄站网，各站点的空间坐标均记录在地面控制中心(4)，执行任务时，由无人机(1)搭载机载视频摄像系统(2)和稳定平台(3)定点飞往各已知摄站点，实时传输数据，进行快速目标定位。