[发明专利]基于航摄测量的机载光电系统目标运动矢量估计方法

说明书

本发明公开了一种基于航摄测量的机载光电系统目标运动矢量估计方法。该方法基于机载光电系统线性运动补偿和目标跟踪功能，利用航摄机载光电系统倾斜摄影测量原理，通过对地面运动目标进行前向运动补偿下的目标自动跟踪，实时获取地面目标在像空间坐标系中的运动矢量；然后通过建立像空间坐标系与地面摄影测量坐标系之间的对应关系，根据目标在像空间坐标系中的运动矢量和机载光电系统瞄准线方位角，求解该目标在地面东北天坐标系中的运动矢量，包括运动速率和方向。本发明基于航摄测量的机载光电系统目标运动矢量估计方法，不依赖于对目标进行实时定位，具有精度高、计算速度快等特点。

技术领域

本发明属于机载光电系统对地目标运动矢量估计技术领域，尤其涉及一种基于航摄测量的机载光电系统目标运动矢量估计方法。

背景技术

近年来，察打一体无人攻击机技术的迅速发展，要求机载光电平台不仅要实现高清晰远距离目标成像、目标检测和目标定位等，而且要具有目标的远距离运动矢量(速率和方向)估计能力。实现对目标的运动矢量估计，是完善和提高无人机系统的战术指标、快速获取战场情报，以及实现无人平台远程精确打击的重要保证。

目前，目标运动矢量估计方法主要分为两类：一类是基于静态视频图像的目标运动矢量估计方法，主要利用静止观测平台对运动目标的速度和方向进行估计；另一类是基于目标定位的运动矢量估计，主要利用静止或/动态观测平台对运动目标地理坐标进行定位来计算目标的运动速度和方向。机载光电侦察平台目前主要采用基于目标定位的运动矢量估计方法。

基于目标定位的运动矢量估计方法利用目标定位信息和两次定位的间隔时间，来解算目标瞬时测速模型，再通过多组数据的迭代计算，得出目标运动速度，包括速度大小和运动方向。但是，该方法依赖于机载光电系统必须具备目标实时定位功能，且受载机对地相对高度误差和瞄准线倾斜角的影响，定位结果误差较大，因此导致目标运动矢量估计精度不能满足应用要求。

发明内容

为解决现有机载光电系统对地目标运动矢量估计问题，提高远距离目标运动矢量估计精度，本发明借助摄影测量理论，提出一种基于航摄测量的机载光电系统目标运动矢量估计方法，建立了远距离摄影测量像元类地模型，利用地面运动目标在像面空间坐标系中的运动矢量，通过像空间坐标系与地面摄影测量坐标系之间的坐标系转换，求解得到目标在地面东北天坐标系中的运动矢量，包括运动速率和方向，以实现远距离、快速、便捷、高精度的目标运动矢量估计。

本发明的技术方案为：

所述一种基于航摄测量的机载光电系统目标运动矢量估计方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：操控机载光电系统，使像面十字丝压住运动目标，机载光电系统进入LMC线性运动补偿状态，目标和载机运动过程中，十字丝指向始终指向目标初始锁定位置；

步骤2：机载光电系统跟踪运动目标，并实时获取当前时刻运动目标在像面上的像素坐标；

步骤3：利用远距离摄影测量像元类地模型，计算当前机载光电系统视场内像面上每一个像元在横向和纵向上的地面采样距离；

步骤4：计算目标在像面中横向和纵向上移动的像素个数，由像面上每一个像元在横向和纵向上的地面采样距离，计算目标沿像面横轴和纵轴移动的地面距离；

步骤5：根据运动目标跟踪时间以及该时间内运动目标在地面上的移动距离，计算得到目标运动速率；

步骤6：根据跟踪结束时目标在像面中沿横轴和纵轴移动的像素个数所对应的地面距离，计算目标运动方向与机载光电系统瞄准线在地面的投影线之间的夹角；

步骤7：利用运动目标跟踪结束时，载机的惯导姿态角和机载光电系统转塔角度值，计算机载光电系统瞄准线在惯导东北天坐标下的旋转矩阵，并由瞄准线与东北天坐标系三轴夹角的余弦值，计算瞄准线在地面的投影线与真北方向的夹角；