[发明专利]一种结合离线高程和机载光电吊舱的目标定位方法

权利要求书

1.一种结合离线高程和机载光电吊舱的目标定位方法，所述方法在固定地面高程的机载光电目标定位方法的基础上，加入离线地面高程进行实时迭代，其特征在于，所述方法通过机载光电吊舱的位置、姿态信息、目标在成像平面中的像素位置以及目标所在地面高度进行计算获得，计算步骤如下：

S1：获得目标在像平面中的坐标位置：

其中，x_ip、y_ip是目标在图像坐标系下的像元素位置，o_x、o_y是图像中点的像素位置，S_x、S_y是xy方向每个像素的尺寸；

S2：获取像平面坐标在大地坐标系下的位置：

其中，x_I、y_I和z_I是目标的像平面坐标在大地坐标系下的位置，EFL是光电吊舱所搭载的相机机芯的焦距，x_gimbal、y_gimbal和z_gimbal是吊舱在大地坐标系下的位置，是载机坐标系相对于大地坐标系的坐标转换，是吊舱坐标系相对于载机坐标系的坐标转换；

S3：通过三角形投影获得目标在大地坐标系下的位置，采用相似三角形，根据地面高程数据和像平面目标的位置计算目标在大地坐标系下的位置，获得固定高程的定位，并通过固定高程的定位算法确定目标在真实大地坐标系下的位置；

S4：通过固定高程的定位算法，将目标在真实大地坐标系下的位置的纬度和经度输入到离线高程获取模块中，将获得对应纬度和经度的地面高程数据；

S5：结合步骤S3中的固定高程的定位算法和步骤S4中的离线高程数据进行迭代更新得到实时地面高程，并根据实时地面高程和步骤S3中的定位算法获得高精度的目标位置；

所述步骤S2中的载机坐标系相对于大地坐标系的坐标转换为：

其中θ、φ和ψ分别是载机的俯仰角、滚转角和偏航角；

所述步骤S2中的载机坐标系相对于大地坐标系的坐标转换为：

其中，az为吊舱相对于载机的航向角度，el是吊舱相对于载机的俯仰角度；

上述公式中的c、s分别表示为cos、sin；

所述步骤S5进行迭代更新的过程如下：

S51：输入初始地面高度H0；

S52：根据初始的地面高度H0、吊舱的位置数据、吊舱的姿态数据和载机的姿态数据、目标的像素位置，通过步骤3中的方法获得目标在当前高度下的位置；

S53：将目标在大地坐标下的位置X0和Y0，转化为球面坐标下的位置(Lat0、Lon0)；

S54：将目标的纬度和经度坐标(Lat0、Lon0)输入到高程获取模块中，得到当前经纬度对应的地面高度H1；

S55：获得当前经纬度获的高度与上一地面高度的偏差；

S56：当高度偏差的绝对值小于等于设定值时，则认为地面高度H1已在期望的精度范围内，不需要再继续迭代。

2.根据权利要求1所述的一种结合离线高程和机载光电吊舱的目标定位方法，其特征在于，根据所述步骤3中目标在真实大地坐标系下的位置，若目标在像平面中的位置在M点，则目标在大地坐标系下的位置A的计算方式如下：

其中，H_A为固定的地面高程数据， M_xI、M_yI和M_zI是M点在像平面中的坐标，可由步骤S2中的公式获得；S_xI、S_yI和S_zI是吊舱在大地坐标系中的位置，即x_gimbal、y_gimbal和z_gimbal， 目标在真实大地坐标系下的位置为(A_xI、A_yI、H_A)。

3.根据权利要求1所述的一种结合离线高程和机载光电吊舱的目标定位方法，其特征在于，根据迭代后的地面高度，再次根据步骤S3中的方法计算目标的地理位置，该地理位置则为考虑了地面高程变化的准确地理位置。