[发明专利]一种基于多无人机的目标位姿实时测量方法及系统

权利要求书

1.一种基于多无人机的目标位姿实时测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

控制三台无人机将待测目标包围；

对三台无人机上的相机进行实时标定，得到标定后的测量相机；

基于双目交会测量原理和标定后的测量相机对待测目标进行位姿测量；

所述三台无人机上均设有LED标志灯，所述三台无人机处于同一水平面上，所述待测目标处于三台无人机围成的三角形的中心位置。

2.根据权利要求1所述一种基于多无人机的目标位姿实时测量方法，其特征在于，所述对三台无人机上的相机进行实时标定，得到标定后的测量相机这一步骤，其具体包括：

基于中心投射成像关系，得到相机坐标系方程；

获取无人机的实时数据并对相机坐标系方程进行求解，得到实时旋转矩阵；

基于实时旋转矩阵完成相机标定，得到标定后的测量相机。

3.根据权利要求2所述一种基于多无人机的目标位姿实时测量方法，其特征在于，所述相机坐标系方程具体如下式：

上式中，无人机在世界坐标系中的实时位置(X，Y，Z)由无人机的卫星定位系统GPS实时信息转换得到，(F_x，F_y)、(C_x，C_y)表示事先标定的参数，(T_X，T_Y，T_Z)表示世界坐标系原点至像机坐标系原点的平移量，为被拍摄的无人机的理想像点在图像坐标系下的坐标。

4.根据权利要求3所述一种基于多无人机的目标位姿实时测量方法，其特征在于，实时旋转矩阵R的表达式如下：

上式中，α、β、γ分别表示绕x、y、z轴转动的欧拉角。

5.根据权利要求4所述一种基于多无人机的目标位姿实时测量方法，其特征在于，所述基于双目交会测量原理和标定后的测量相机对待测目标进行位姿测量这一步骤，其具体包括：

对于t₀时刻，分别获取待测目标的端点在其中两个标定后的测量相机的图像坐标，并基于共线方程交会法联立方程组，得到端点t₀时刻的位置；

对于t₁时刻，分别获取待测目标的端点在其中两个标定后的测量相机的图像坐标，并基于共线方程交会法联立方程组，得到端点t₁时刻的位置；

根据端点t₀时刻和t₁时刻的位置计算端点的速度。

6.根据权利要求5所述一种基于多无人机的目标位姿实时测量方法，其特征在于，对于端点A₀，基于共线方程交会法联立方程组具体公式如下：

上式中，和分别表示端点A₀在1号标定后的测量相机和2号标定后的测量相机的图像坐标，(X_A0，Y_A0，Z_A0)表示端点A₀的实际坐标。

7.根据权利要求6所述一种基于多无人机的目标位姿实时测量方法，其特征在于，所述基于双目交会测量原理和标定后的测量相机对待测目标进行位姿测量这一步骤还包括解算目标姿态角，具体包括：

对于t₀时刻，根据端点t₀时刻的位置计算端点t₀时刻的俯仰角和偏航角；

对于t₁时刻，根据端点t₁时刻的位置计算端点t₁时刻的俯仰角和偏航角；

根据端点t₀时刻和t₁时刻的俯仰角和偏航角计算端点的俯仰角速度和偏航角速度。