[发明专利]一种基于景象匹配的地面目标间接定位方法

权利要求书

1.一种基于景象匹配的地面目标间接定位方法，其特征在于：获取导弹在预定飞行姿态和高度下目标景象区域的基准图像作为基准图，导弹实际飞行过程中弹载摄像机获取正下方相同景象区域的实时图像作为实时图，从基准图中选取要害点和适于识别的匹配点，根据拍摄实时图时导弹的飞行姿态和高度确定弹载摄像机摄像坐标系与基准图中基准坐标系的转换关系，根据确定的转换关系，利用基准图生成一副与实时图具有相同畸变，且包含要害点和匹配点的模板图，然后将实时图与模板图进行匹配，确定实时图中所要瞄准的区域，确定该区域内匹配点与要害点在基准图中的相对位置关系，之后根据导弹实际飞行时的姿态角偏差和飞行高度偏差所导致的实时图与基准图的畸变关系，换算出匹配点与要害点在实时图中的相对位置关系，并以匹配点作为瞄准点进行间接定位。

2.如权利要求1所述的一种基于景象匹配的地面目标间接定位方法，其特征在于：基准坐标系和摄像坐标系的建立方法为：

建立基准坐标系oxyz，原点o选在基准图的左上角的顶点，ox轴沿规定导弹所飞行的方向指向前方，oy轴与基准图所在平面垂直向上，oz 轴与ox和oy 构成的平面垂直, 并满足右手定则；

建立摄像坐标系ox₁y₁z₁，原点o选在弹载摄像头正下方地面上对应点的位置，ox₁轴沿规定导弹所飞行的方向指向前方，oy₁轴与基准图所在平面垂直向上，oz₁轴与ox₁和oy₁构成的平面垂直, 并满足右手定则。

3.如权利要求2所述的一种基于景象匹配的地面目标间接定位方法，其特征在于：所述基准坐标系中的点(x, y, z)与摄像坐标系中的点(x₁,y₁,z₁ )之间转换关系为：                                                ，其中，为导弹的俯仰角，为偏航角，为滚动角，(x₀,y₀,z₀)为摄像机在基准坐标系中的坐标。

4.如权利要求2所述的一种基于景象匹配的地面目标间接定位方法，其特征在于：假定基准图中要匹配点的坐标是（x₀,y₀），要害点的坐标是（x,y），利用公式△x=x₀-x，△y=y₀-y，计算△x和△y的值以确定基准图中要害点和匹配点之间的关系，假定实时图中要害点和匹配点之间的位置关系为△xˊ和△yˊ，所述△xˊ和△yˊ的取值判断方法如下：

（1）拍摄实时图和基准图时的高度h, 导弹的俯仰角、偏航角、滚动角均相等时，实时图中匹配点和要害点之间的位置关系不发生变化，则；

（2）拍摄实时图和基准图时的高度h不同，偏航角、俯仰角、滚动角都相等时，设，其中，表示拍摄实时图的高度，h表示拍摄基准图的高度，利用公式计算实时图中匹配点和要害点的位置关系；

（3）摄实时图和基准图时的偏航角不同，高度h、俯仰角、滚动角都相等时，实时图中匹配点和要害点之间的位置关系不会发生变换，则；

（4）拍摄实时图和基准图的俯仰角不同，高度h、偏航角、滚动角都相等时，假定基准图边界为A’B’C’D’，实时图边界为矩形ABCD，且基准图中匹配点P的坐标是：（aa, bb），要害点P’的坐标是：（aa₁,bb₁），A’、B’、C’、D’坐标分别存在二维矩阵lzh中，分别利用公式和计算△x、△y在实时图对应的长度lxx和lyy，利用和计算实时图中匹配点和要害点坐标之间的关系，其中，，，G_y和F_y分别表示设在边界A’B’C’D’上且横坐标为的aa的纵坐标，Hy和My分别表示设在边界A’B’C’D’上且横坐标为的aa₁的纵坐标，N₁和N₂分别为ABCD的高和宽， lzh(1,2)为B’横坐标， lzh(1,1) 为点A’横坐标，利用公式计算实时图中的斜率，其中，；，；

（5）拍摄实时图和基准图的滚动角不同，高度h、偏航角、俯仰角都相等时，假定匹配点P的坐标是：（aa, bb），要害点P’的坐标是：（aa₁,bb₁），假定拍摄实时图的就边界为ABCD，对应基准图边界区域为A’B’C’D’，且 A’、B’、C’、D’坐标分别存在二维矩阵lzh中，利用和计算实时图中匹配点和要害点坐标之间的关系，其中，，，，，，， G_x和F_x分别表示设在边界A’B’C’D’上且纵坐标为的bb₁的横坐标，Hx和Mx分别表示设在边界A’B’C’D’上且纵坐标为的bb的横坐标， N₁和N₂分别为ABCD的高和宽；

（6）拍摄实时图和基准图的高度h和俯仰角不相同，滚动角相等时，tp4=tp2时，利用公式计算实时图中匹配点和要害点横坐标之间的关系，其中，， 表示拍摄实时图的高度，h表示拍摄基准图的高度，，lzh(1,2)为B’横坐标， lzh(1,1) 为点A’横坐标，否者利用公式计算实时图中匹配点和要害点横坐标之间的关系，利用公式计算实时图中匹配点和要害点纵坐标之间的关系，其中，，，；，，，，N₁和N₂分别为ABCD的高和宽；

（7）拍摄实时图和基准图的高度h和滚动角不相等，俯仰角相等时，利用公式和计算实时图中匹配点和要害点坐标之间的关系，其中，，，，，，， G_x和F_x分别表示设在边界A’B’C’D’上且纵坐标为的bb₁的横坐标，Hx和Mx分别表示设在边界A’B’C’D’上且纵坐标为的bb的横坐标， N₁和N₂分别为ABCD的高和宽；

（8）拍摄实时图和基准图的滚动角和俯仰角不相等，高度h相等时，假定匹配点P的坐标是：（aa, bb），要害点P’的坐标是：（aa₁,bb₁），假定拍摄实时图的边界为ABCD，对应基准图边界区域为A’B’C’D’，且 A’、B’、C’、D’坐标分别存在二维矩阵lzh中，ABCD的高和宽分别是N₁和N₂，利用公式，计算实时图中匹配点和要害点横坐标之间的关系，其中，，te4和te2分别为JP’和MG在实时图中对应的长度，E_x和F_x分别代表纵坐标为bb且在边界A’B’C’D上的点的横坐标， J为直线A’B’ 与经过点P’并与x轴垂直的直线的交点，M为直线A’B’ 与经过点P并与x轴垂直的直线的交点，G为在之间MP上且纵坐标为bb₁的点。