[发明专利]一种基于位姿信息测量的海天线定位方法

权利要求书

1.一种基于位姿信息测量的海天线定位方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：利用GPS/INS组合导航系统及双轴云台获得相机的海拔高度并解算出相机的姿态；

定义大地坐标系OXYZ，O为GPS/INS系统所在点，X轴为GPS/INS系统方向轴，向上为正，Y轴为俯仰轴，Z轴为横滚轴，Y轴与Z轴在水平面内，Z轴与GPS/INS系统中心线在竖直面内，与相机指向成锐角，OXYZ为右手坐标系；OXYZ通过先后旋转俯仰轴与横滚轴可得到相机坐标系O'X'Y'Z'；

所述的利用GPS/INS组合导航系统及双轴云台测量值解算相机姿态基于公式P＝R₄R₃R₂R₁P'，其中

可得：

相机俯仰角

相机横滚角

其中

by＝cos(y_angle)sin(d_roll_angle)，

其中，P为海天线上某点在OXYZ坐标系下坐标，P’为相机坐标系下某点坐标，x_angle为双轴云台方位角，y_angle为双轴云台俯仰角，d_down_angle为GPS/INS系统俯仰角，d_roll_angle为GPS/INS系统横滚角；

步骤2：计算海面图像中海天线的位置；

所述计算海面图像中海天线的位置：

其中，P”为海天线上某点在O”X”Y”坐标系下的坐标，P₀”为当时间t＝0时，海天线上的坐标，(x″₀,y″₀)为光轴与像平面交点在O”X”Y”坐标系下坐标，O”X”Y”坐标系中，O”为图像左上角，X”轴为图像水平轴，向右为正，Y”轴为图像竖直轴，向下为正，β＝down_angle+alpha_angle，alpha_angle为GPS/INS系统所在点与大地球体切线圆组成圆锥的底角，height为相机海拔高度，R_e为地球半径，hor为相机水平视场角，ver为相机竖直视场角，im_width为相机图像宽度，im_height为相机图像高度，down_angle为相机光轴俯仰角，roll_angle为相机光轴横滚角；

步骤3：对大气折射效应造成的海天线定位误差进行修正；

对大气折射效应造成的海天线定位误差进行修正为：采用Rüeger公式估计大气折射率，确定大气折射曲率半径，并将alpha_angle修正为其中，alpha_angle为GPS/INS系统所在点与上述切线圆组成圆锥的底角，R_r为大气折射曲率半径，R_e为地球半径，height为相机海拔高度；

所述大气折射率为：

其中，n为大气折射率，λ为光学波长，p为大气压强，T为环境温度，e为水汽压，由此可得h为海拔高度，进而有大气折射曲率半径为