[发明专利]利用飞行器对观测目标进行定位的方法及系统

说明书

技术领域

本发明属于观测目标定位领域，涉及一种利用飞行器对被测目标进行定位的方法及系统，特别涉及利用无人机对目标进行观测并定位的方法及系统。 

背景技术

目前，无论在军用领域还是民用领域，我国的无人机的行业应用均日益扩展和深入，比如军事目标搜寻、石油管道监测、电力巡线、林业防火预警、农业调查等。在这些行业应用中，无人机作为一种遥感应用平台的延伸，用于负责采集目标信息，以供后续的遥感数据使用，而目标信息的定位是生成可用地理信息数据的前提和基础。 

目前常用的无人机遥感目标自主定位方法主要有基于侦察平台三维坐标、摄像机轴向角和地形高程数据的目标定位、基于图像序列的目标定位方法、基于多帧图像共同点的目标定位方法、基于摄影测量前方交汇的定位方法、基于地表匹配辅助的目标定位方法等。 

基于侦察平台三维坐标、摄像机轴向角和地形高程数据的目标定位是传统的自主定位方式，通过侦查平台位置和摄像机的轴向角确定目标所在的方位，然后利用数字高程信息解算该方位下的目标三维坐标，定位精度除了受侦查平台（飞机）的定位误差、轴向角误差影响外，还会受到数字高程模型本身的精度影响。 

基于图像序列的定位方法，是在侦查系统中没有定位装置或者定位出现粗差乃至失效时，在控制极其贫乏的的情况下通过建立共线条件方程退化模型来完成目标定位，其数据基础除了侦查图像还包括数字地形图。其原理是通过在数字地形图和侦查图像上选取同名控制 点，通过共线条件退化方程来恢复摄影姿态。在此基础上建立侦查图像目标与数字地形图上目标的统一关系，实现目标定位。 

基于多帧图像共同点的目标定位方法，是利用侦察平台获得至少3帧图像和这些图像上至少6个以上的共同点信息来提高地面目标的三维定位精度。该技术不依赖于摄像机轴向角和地形高程信息，消除了摄影测量方法中两个误差源，侦查平台误差成为影响目标定位精度的主要因素。其基本工作过程是：装有GPS/INS的侦查平台从目标区域上空飞过，得到一系列图像，并将GPS/INS数据和图像数据下传至地面控制站，在地面选取至少3帧非共线目标区域图像，并从中确定至少6个共同点，利用三维坐标计算模型求取目标和共同点的三位坐标。 

基于摄影测量前方交汇的定位方法，需要针对目标从多个观测点进行拍摄，利用飞机与摄像系统的位置姿态数据计算多帧影像的外方位元素，进行摄影测量空间前方交会，计算目标点的空间坐标。 

基于地表匹配辅助的目标定位方法，事先把利用航空、航天遥感手段获取的飞行器下方的地物影像存储于地面计算机支撑数据库中。飞机飞过预定位置范围时，即时测量出当地的地物影像，实测图和基准图进行相关匹配，即可获取飞行器的位置。位置参数获取的目的是支持惯导系统，进行位置修正，保证位置解算时空间尺度的精确性。 

总结以上在无人机中所采用的定位方法，可以发现，现有方法大多针对单一特定的数据形式，使用单一数据模型对数据源进行计算，但未考虑无人机飞行过程中数据获取的动态性和复杂性。且缺乏对数据源的优化，无法通过算法实现数据源的自动选取。进一步的，在定位时，由于在高精度和实时性方面难以达到平衡，因此，现有方法对精度的追求造成了实时性的缺失，大多数方法是对原本人工过程的变 化使用，最多是一种‘快速’计算，而非实时。同时，定位结果的获取还依赖于外部地理信息数据，如高程模型、数字地形图等，定位结果的数据精度不仅取决于观测误差还受限于依赖数据。 

因此，需要一种实时性高并能够对被测目标进行自动定位的方法。 

发明内容

本发明为了解决上述至少一个问题和/或不足，并提供下述至少一种优点。 

一方面，提供了一种飞行器观测目标定位方法，包括： 

获取飞行器产生的针对目标的每个时刻的输入数据，所述输入数据包括目标图像数据和/或目标测距数据； 

利用所述输入数据构造分类序列； 

若所述分类序列中存在满足预定条件的两个所述输入数据时，利用第一定位算法进行计算并输出定位结果，否则，利用第二定位算法进行计算并输出定位结果；所述第一定位算法为两点定位算法；所述第二定位算法为n点定位算法，n≥3。