[发明专利]对地面移动目标动态定位的无人机系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及无人机系统应用、光电稳瞄、图像处理、摄影测量、遥测数据处理领域，特别涉及一种对地面移动目标动态定位的无人机系统和方法。

背景技术

在无人机的使用过程中，以图像侦察为主。随着对目标定位的需求，例如引导战斗机或导弹进行火力打击，校正火炮瞄准参数等，无人机开始具有目标定位能力。

现有技术中，目标定位的实现方法为:无线链路接收无人机的空间位置、光轴稳定平台的摄像的参数，将某一时刻的侦察图像“冻结”后，目标定位计算与转塔伺服机构是否仍跟踪目标无关，目标点的坐标由地面指挥站中操作手选择并判定。已知图像像素点屏幕坐标，可以确定目标的地理坐标，此方法主要应用在对地面静态目标如隐匿中的坦克、建筑物等。其执行流程如附图1所示。

此种处理技术通常有两个特点：

1、非同帧数据“冻结”方式，也即是电视画面“冻结”时，视频数据与遥测数据采用不同的信道传输到地面。这种方式未考虑数据的同步问题，地面数据处理也是按照视频数据与遥测数据的获得时刻进行同步化处理。因为未考虑视频产生、压缩、解压、链路传输延时等因素，会产生较大误差。

2、准实时获取同区段内多个目标信息，也即是能够在特点1的基础上，对冻结后的电视画面内任意多个目标进行重复定位。这种方式虽然能较大程度上精细化描述同时刻视场内信息，但因实际应用中多个目标并非同时或同向移动，此方式信息获取存在较大滞后。

此外，还有其它仅为理论阶段的方法诸如基于图像匹配的目标定位方法，精度较高但实战性较差，尚未工程化；通信距离约束下双无人机定位方法和空间两点交会无人机定位方法，原理简单误差引入元素较少，但缺乏可操作性。这些方法难以工程实现且在实际应用过程中，都无法对地面移动目标实时定位，且对固定目标位置计算精度不高，而且无法实现动态定位和目标行为预测。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种对地面移动目标动态定位的无人机系统和方法，所述无人机系统包括：无人机本体、机载光电转塔和地面控制终端；所述机载光电转塔具有：光电传感器，用于获取含有地面移动目标的图像；稳瞄平台，用于获取所述稳瞄平台的高低角和方位角，并接收所述地面控制终端发送的跟踪指令，对待定位的地面移动目标进行实时跟踪，所述跟踪指令包括高低角跟踪指令和方位角跟踪指令；所述无人机本体具有：获取装置，用于获取所述无人机本体的三轴姿态角、经度、纬度和所述无人机本体与所述待定位的地面移动目标的相对高度；所述地面控制终端具有：确定装置，用于通过触碰所述图像中的地面移动目标而确定所述待定位的地面移动目标，得到所述待定位的地面移动目标的第一坐标信息，所述第一坐标信息为在图像中的坐标信息；跟踪指令生成装置，用于根据所述待定位的地面移动目标的第一坐标信息、所述稳瞄平台的高低角和方位角生成所述跟踪指令；解算装置，用于根据所述第一坐标信息、所述无人机本体在当前时刻的三轴姿态角、经度、纬度、所述无人机本体在当前时刻与所述待定位的地面移动目标的相对高度、以及所述稳瞄平台在当前时刻的高低角和方位角进行解算，得到所述待定位的地面移动目标在当前时刻的第二坐标信息，所述第二坐标信息为在大地坐标系中的坐标信息；预测装置，用于根据所述待定位的地面移动目标在将来第三时刻hT的第二坐标信息和已解算的在第四时刻rT以前的第二坐标信息预测所述待定位的地面移动目标在将来第五时刻（h+1）T的第二坐标信息；其中，h，r都为自然数，T为采样时间。

在如上所述的无人机系统中，优选，所述确定装置具体包括：显示单元，将所述光电传感器获取的图像显示出来；第一确定单元，检测所述显示单元显示的图像上的触碰信号，将所述触碰信号对应的地面移动目标确定为待定位的地面移动目标，并将所述触碰信号转化为所述待定位的地面移动目标的第一坐标信息。

在如上所述的无人机系统中，优选，所述跟踪指令生成装置，具体用于：根据公式A生成跟踪指令；其中：