[发明专利]一种基于图像质量的无人机侦察规划设计方法

说明书

本发明提供了一种基于图像质量的无人机侦察规划设计方法。综合利用无人机载机平台的机动性、侦察时对图像质量的需求，规划合适的侦察高度和速度，在该高度、速度约束下实现对指定凸多边形区域的合理划分，以航路点的形式给出规划结果，用于引导无人机自动完成要求图像质量条件下的区域覆盖侦察，可提升飞机智能化水平，减轻人工负担。

技术领域

本发明属航空火力控制领域，具体涉及一种基于图像质量的无人机侦察规划设计方法。

背景技术

无人机的侦察引导借助于机载电子设备控制飞机自动飞行，满足对指定区域的侦察，获取区域可见光或红外图像信息。传统使用中，无人机的侦察规划由操作员根据操作经验进行航路点设定，根据侦察效果调整侦察高度，人工负担重，效率低，不利于节约燃油或电力。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种基于图像质量的无人机侦察规划设计方法。综合利用无人机载机平台的机动性、侦察时对图像质量的需求，规划合适的侦察高度和速度，在该高度、速度约束下实现对指定凸多边形区域的合理划分，以航路点的形式给出规划结果，供无人机飞控或引导模块引导无人机飞行，实现自动规划、自主引导的侦察效果。采用本发明方法能够解放无人机操作员负担，使操作员能够全副精神专注于侦察图像的判读和目标识别上，达到提高侦察效率，节省能源的目的。

一种基于图像质量的无人机侦察规划设计方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：首先，对于待侦察的凸多边形区域，以(max_longitude+min_longitude)/2作为基准经度计算其各个顶点在高斯坐标系下的坐标，其中，max_longitude为待侦察多边形区域顶点的经度最大值，min_longitude为待侦察多边形区域顶点的经度最小值，记高斯坐标系下的顶点坐标为(x_gi,y_gi)，i＝1:n为顶点序号，n为多边形的顶点总数，3≤n≤8；

然后，将多边形顶点按照其相对于多边形几何中心的方位角由小到大进行逆时针排序，排序后的顶点序号记为p_i，i＝1:n；

步骤2：选择距离载机当前位置点最近的顶点作为进入点；

步骤3：根据光电传感器视频跟踪目标尺寸要求，计算规划高度范围一，根据图像质量要求，计算规划高度范围二，以二者的交集作为最终的规划高度范围，记为[H_min，H_max]，按照H＝H_max-0.618×(H_max-H_min)计算得到最终的规划高度H，再根据规划高度和目标跟踪要求，确定理想规划速度上限，结合飞行性能，确定规划速度可取范围，记为[V_min，V_max]，按照V＝V_max-0.618×(V_max-V_min)计算得到最终的规划速度V；

步骤4：除进入点外，过多边形各个顶点作到进入点所在两条边的垂线，先在进入点所在的两条边所对应的两组垂线中分别一条长度最长的垂线，再在两条长度最长的垂线中选择长度较小的垂线，以该垂线的垂足所在边作为进入边，侦察宽度等于该垂线长度；

步骤5：设系统要求的最大和最小旁向重叠率分别为δ_min、δ_max，分别按下式计算得到最小和最大航道数目m₁、m₂：

其中，d_width为侦察宽度，l_v为垂直于侦察方向的视场，按照l_v＝2H*tan(α_v/2)计算得到，α_v为光电传感器垂直于侦察方向的视场角；