[发明专利]基于图像的飞机引导方法、装置

说明书

本专利公开了一种基于图像的飞机引导方法、装置，属于飞行引导领域，用于解决基于图像的飞机引导系统精确度低的问题。本专利可以作为现有传统仪表着陆系统的备份使用。同时，可以在无精密进近设施提供能力的机场实现二类精密进近能力的等效，为飞行员提供“类ILS”进近指引能力。本发明的主要技术方案为：首先实时获取机载视觉传感器拍摄的图像，并提取二维图像中跑道的关键特征信息；在三维空间中建立机场跑道坐标系下的下滑面和航向面模型，实时估计下滑面、航向面在像素平面图像中的状态，通过控制缩小实际状态与期望状态的偏差实现对固定翼飞机飞行过程的引导控制输入。

技术领域

本发明涉及飞行引导领域，尤其涉及一种基于图像的飞机引导方法、装置。

背景技术

目前飞机的自动着陆引导是通过无线电领域的仪表着陆系统(ILS)实现的，ILS辅助着陆过程如图1所示，其中航向面是过机场跑道中线与跑道平面垂直的平面，下滑面是与跑道平面成固定夹角(下滑角)且经过降落线的平面，下滑道是航向面与下滑面产生的交线。

ILS系统在跑道一端安装有由定向天线组成的定向台与下滑台，用于沿航向面和下滑面发射信号。飞机在下滑着陆过程中，机载ILS接收机通过特定传感器实时接收定向天线发出的信号，通过信号差异可以测算出飞机与下滑道的水平偏离程度和垂直偏离程度，然后通过控制飞机不断缩小这两个偏离程度来实现精准着陆。目前使用的ILS系统存在的问题有：建设、维护成本高昂、容易受到无线电干扰、在最后跑道接近段无法自动控制引导。

随着机器视觉技术的发展，基于图像形成的飞行数据，逐渐成为辅助飞行的信息之一。本申请提出了基于ILS着陆原理的视觉辅助引导控制方法，在充分借鉴传统ILS进近着陆方法的基础上，基于机器视觉特征点识别技术和视觉几何投影转换原理，实现对固定翼飞机下滑着陆的引导控制。

发明内容

本发明提供一种基于图像的飞机引导方法、装置，用于解决基于图像的飞机引导系统精确度低的问题。

本发明实施例提供一种基于图像的飞机引导方法，所述方法包括：

步骤S10，实时获取机载视觉传感器拍摄的图像；

步骤S20，对所述机载视觉传感器进行标定，建立现实坐标系与图像坐标系的相对位置转移模型；

步骤S30，根据所述相对位置转移模型，将航向平面和垂直引导平面，投影到所述实时图像中；

步骤S40，通过控制飞机，使所述实时图像中的航向平面与垂直引导平面的面积为零，以保持飞机处于规划的路线中。

可选的，所述步骤S20具体包括：

步骤S21，识别所述步骤S10拍摄的图像中的关键特征点，得到关键特征点的图像位置信息；

步骤S22，结合高精度地图，构建所述关键特征点的数据描述；

步骤S23，根据所述关键特征点的数据描述，对所述机载视觉传感器进行标定，建立相对位置转移模型。

可选的，当所述方法用于引导飞机进近时，所述关键特征点包括跑道中线、跑道边缘线、跑道入口线、跑道终止线、跑道停止线、跑道编号等标识。

可选的，当所述方法用于引导飞机进近时，所述关键特征点的数据描述包括：

所述关键特征点在机场坐标系下的三维空间位置信息；

所述关键特征点在图像平面坐标系下的二维位置信息。

可选的，所述步骤S30，具体包括：

步骤S31，根据地面特征点，构建世界坐标系；

步骤S32，根据引导计划，确定所述世界坐标系下的所述航向平面和所述垂直引导平面的方程；