[发明专利]一种空中光电测量平台目标定位方法

说明书

本发明公开了一种空中光电测量平台目标定位方法，通过在地平面上放置两个信标，两个信标的中心位置各放置一个GPS接收装置，定位出其在大地坐标系中的坐标，被测目标分布在两个信标的附近。首先通过空中光电平台采集地平面上信标和被测目标图像，利用两个合作信标解算光电平台相对于大地坐标系的转换关系；然后利用地平面为水平平面的假设，解算出被测目标在大地坐标系中的坐标。本发明所述方法不需要激光测距仪、惯性姿态测量系统，只需要在地平面上布置两个合作信标。本发明所述方法测量方式简单，测量精度相比传统方法提高一个数量级以上，同时具有较小的运算量，有利于硬件系统实现，减少了空中光电平台的体积和重量。

技术领域

本发明属于计算机视觉测量领域，具体涉及一种空中光电测量平台目标定位方法，用于航空光电测量。

背景技术

一般对飞行目标的落点位置进行跟踪和测量，都是基于地面的靶场光电测量经纬仪，该技术已相当成熟，测量精度也较高，然而它只适用于空中目标在特定飞行区域内的测量。但对一些沿着地平面低空飞行目标的落点位置测量，由于目标飞行试验区域范围很大，飞行高度低，同时又受地球曲率的影响，无法对飞行目标落点位置通过地面布站的方式进行测量，导致无法有效地对目标飞行轨迹和落点进行全程的跟踪测量。而空中光电测量平台则可以随着目标运动，不受地理条件限制，可以完成对地面低空飞行目标的全程跟踪测量。

现有的空中光电测量设备主要采用吊舱式及转塔式结构，由于空中测量是在动机座的状态下测量，测量精度与经纬仪等地面测量设备相比要低，如何提高空中光电测量设备的测量精度，是影响设备能否更广泛应用的关键。传统的空中光电测量平台对目标进行定位的原理是：①首先光电成像平台搜索到地平面飞行目标后，将目标锁定在视场中心，输出视轴相对航空姿态测量系统的方位角和俯仰角；②激光测距仪测量光电成像平台相对目标的距离信息；③GPS定位系统输出光电平台实时定位数据；④航空姿态测量系统输出空中光电成像平台姿态信息；⑤综合这些数据进行坐标转换，最后解算出目标大地坐标位置。

在实现本发明的过程中，发明人查阅相关文献，如文献“机载光电吊舱目标定位技术研究，导航定位学报，2013，1(4)，74-78”，以及文献“机载光电侦察设备目标自主定位技术研究，博士学位论文，2012，中国科学院研究生院”等，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

传统空中光电测量设备需要激光测距、航空姿态测量系统支持，因此，在进行目标定位的过程中会引入测量误差，测量精度不高，测量误差一般达到十几米甚至几十米；另外，在进行坐标转换过程中需要对角度测量设备进行零位标定，会引入标定误差，同时长时间使用会造成零位漂移；最后，增加的测量元件造成光电测量设备体积大、功耗大，价格相对较贵以及较难维护的缺点。

本发明公开了一种空中光电测量平台目标定位方法。通过在地平面上放置两个信标，两个信标的中心位置各放置一个GPS接收装置，定位出其在大地坐标系中的坐标，被测目标分布在两个信标的附近。首先通过空中光电平台采集地平面上信标和被测目标图像，利用两个合作信标解算光电平台相对于大地坐标系的转换关系；然后利用地平面为水平平面的假设，解算出被测目标在大地坐标系中的坐标。本发明所述方法不需要激光测距仪、惯性姿态测量系统，只需要在地平面上布置两个合作信标。本发明所述方法测量方式简单，测量精度相比传统方法提高一个数量级以上，同时具有较小的运算量，有利于硬件系统实现，减少了空中光电平台的体积和重量。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提出一种空中光电测量平台目标定位方法，具有很高的定位精度和简单的硬件实现设备。

为实现这样的目的，本发明的技术方案如下：