[发明专利]一种基于无人机微群的地面目标实时定位方法

权利要求书

1.一种基于无人机微群的地面目标实时定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，在对地面目标定位前，对无人机微群中的每架无人机进行高程测量零漂校正；

步骤二，在对地面目标定位前，对无人机微群中的每架无人机进行方向角测量零漂校正；步骤二包括：

在对地面目标定位前，使无人机微群进行初次悬停；

记录初次悬停过程中，单架悬停无人机的自身经度、纬度、方向角及三轴姿态测量仪垂直轴读数，作为方向角标定初始信息；

控制无人机朝向机头方向前进10m后进行二次悬停，记录二次悬停过程中无人机自身经度、纬度、方向角及三轴姿态测量仪垂直轴读数；

利用下式计算无人机方向角零漂误差

其中，lo₀、la₀、和θ₀分别表示初次悬停过程中单架无人机自身经度、纬度、方向角及三轴姿态测量仪垂直轴读数；lo₁、la₁、和θ₁分别表示二次悬停过程中单架无人机自身经度、纬度、方向角及三轴姿态测量仪垂直轴读数；

步骤三，在任意时刻k，令无人机微群悬停，利用每架无人机的自身姿态、机载相机云台姿态和目标在图像中的检测结果，解算每架无人机与目标中心连线的俯仰角与方向角；

步骤四，结合每架无人机与目标中心连线的俯仰角和方向角，以及每架无人机的自身高程和自身位置经纬度，计算基于单无人机定位的目标中心经纬度和目标高程；

步骤五，将每架无人机的目标中心经纬度和目标高程进行数据融合，得到基于无人机微群的目标经纬度和目标高程的估计值。

2.根据权利要求1所述的一种基于无人机微群的地面目标实时定位方法，其特征在于，步骤一包括：

在对地面目标定位前，使无人机从特定的停机坪起飞，在上升过程中，调整机身位置使停机坪保持在图像中心；

无人机达到10米高程位置后，进行悬停和多次图像采集，根据停机坪在图像中的大小解算出多个无人机自身的大地高程值；

其中，f为相机的焦距，γ为停机坪在图像中的长度，α为停机坪在相机中的视角，x为停机坪的实际边长，为无人机的大地高程值；

利用小波滤波对多个图像计算获得的大地高程值进行平滑处理，将经过平滑处理的值作为当前时刻大地高程的准确值；

将无人机在同一时刻的大地高程值和大地高程测量值做差并求平均，作为该无人机的大地高程测量零漂误差。

3.根据权利要求1所述的一种基于无人机微群的地面目标实时定位方法，其特征在于，步骤三包括：

利用相机成像的共线性质，根据目标中心在所拍图像中的像素位置计算目标中心与机载相机镜头光轴垂直方向的夹角θ₂和目标中心与机载相机镜头光轴正北方向的夹角θ₂和的计算公式如下：

其中，目标在图像中的像素位置为(x_p，y_p)，图像的像素尺寸为(w_p，h_p)；

根据无人机自身姿态及机载相机云台的姿态，获得机载相机镜头光轴与竖直方向的夹角θ₁，机载相机镜头光轴与正北方向的夹角

结合目标中心与机载相机镜头光轴夹角θ₂和机载相机镜头光轴与竖直方向的夹角θ₁，解算目标中心与无人机连线同竖直方向的夹角，作为目标俯仰角θ，计算公式如下：

θ＝θ₁-θ₂；

结合目标中心与机载相机镜头光轴夹角和机载相机光轴与正北方向的夹角，解算目标中心与无人机连线同正北方向的夹角，作为目标方向角计算公式如下：