[发明专利]目标定位方法及系统

说明书

本发明公开了一种目标定位方法及系统，涉及目标定位技术领域。其中方法包括：利用飞行器上搭载的相机实时获取目标点位于相机的像素平面的投影点的位置坐标；实时获取飞行器的飞控数据；基于飞控数据，构建将目标点的位置坐标从相机坐标系变换到惯性坐标系的坐标系变换矩阵；基于投影点的位置坐标和坐标系变换矩阵，定位在世界地理坐标系下目标点的位置坐标。根据本发明实施例的目标定位方法，避免了在飞行器上搭载激光测距机器，降低了飞行器的负载重量和成本，提高了飞行器的目标定位方法的目标定位范围。

技术领域

本发明涉及目标定位技术领域，具体涉及一种目标定位方法及系统。

背景技术

目前，常用航空光电成像系统来对地面目标进行探测和跟踪。航空光电成像系统搭载于高空作业的固定翼或其他载人或无人飞行器上使用。若要实现地面目标定位，需要实时获取光电成像系统相对于飞行器的位置和姿态，以及光电成像系统相对于地面目标的距离。将飞行器机载端的GPS信息、惯导数据通过坐标系转换来完成目标定位。在整个目标定位过程中，获取飞行器与目标的距离值是关键。

现有技术中，载机目标定位技术可分为有源定位技术和无源定位技术。有源定位即机载端通过发射电磁波来直接测量得到飞行器与地面目标的距离值，例如，使用激光测距传感器来测量；而无源定位是指机载端不发射对目标直接照射的电磁波，而是通过间接利用视觉相机计算得到飞行器与目标的距离值，进而使用比例定位法求解图像中心的位置。大多数的载机目标定位技术依靠如图1所示的目标定位模型来进行定位。目标A在相机坐标系下的坐标A＝(x₀,y₀,z₀)为：

其中，z₀为光电吊舱距离地平面的距离，α为光电吊舱的方位角，β为光电吊舱俯仰角，R为光电成像系统到目标的距离值。

有源目标定位技术依靠激光测距，快速准确，但是，搭载航空光电成像系统的高空作业的固定翼或其他载人或无人飞行器上的飞行高度单位为千米级别，需要使用大功率、高质量的激光测距机器，这增加了飞行器的负载重量，同时也增加了目标定位的成本。同时，无源目标定位技术中使用的比例定位法只能求解图像中心的位置，没有利用到目标点在图像中的位置信息，定位局限性大。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种目标定位方法及系统，降低了载机的负载重量和成本并且提高目标定位范围。

根据本发明的第一方面，提供一种目标定位方法，包括：

利用飞行器上搭载的相机实时获取所述目标点位于所述相机的像素平面的投影点的位置坐标；

实时获取所述飞行器的飞控数据；

基于所述飞控数据，构建将所述目标点的位置坐标从相机坐标系变换到惯性坐标系的坐标系变换矩阵；

基于所述投影点的位置坐标和所述坐标系变换矩阵，定位在世界地理坐标系下所述目标点的位置坐标。

可选地，所述基于所述投影点的位置坐标和所述坐标系变换矩阵，定位在世界地理坐标系下所述目标点的位置坐标，包括：

利用所述坐标系变换矩阵将所述相机的光心的位置坐标从相机坐标系变换到惯性坐标系；

利用所述坐标系变换矩阵将所述目标点在所述像素平面的投影点的位置坐标转化到惯性坐标系；以及

基于惯性坐标系下所述相机的光心的Z_I轴坐标和所述投影点的Z_I轴坐标之间的几何关系，计算得到所述目标点在相机坐标系下的图像深度。

可选地，所述基于所述投影点的位置坐标和所述坐标系变换矩阵，定位在世界地理坐标系下所述目标点的位置坐标，还包括：