[发明专利]基于像元类地模型的全屏像点地理坐标定位方法

说明书

本发明公开了一种基于像元类地模型的全屏像点地理坐标定位方法。该方法具体步骤为：首先计算航摄区域对应图像的像元分辨率；并根据基准点和目标点的像面坐标以及航摄方位角，计算基准点与目标点在纬线和经线方向上的地面距离；然后根据地球海表面椭球模型下基准点处的子午圈和卯酉圈的曲率半径，计算经过基准点的等效地球海表面椭球模型下基准点处的子午圈和卯酉圈的曲率半径；最后根据目标点和基准点的相对位置关系，解算每一个像素点对应地面目标点的经纬度。本发明不需要复杂的坐标系误差标校，而且非垂直下视航摄定位，可以对更远距离或无法直抵区域的目标进行定位；另外，本发明能够一次性对像面内的所有目标点进行定位，目标定位更高效。

技术领域

本发明属于基于图像的机载光电系统目标地理定位技术领域，尤其涉及一种基于像元类地模型的全屏像点地理坐标定位方法。

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和角度测量，而且要具有高精度目标位置解算和识别跟踪能力。实现航摄目标的精确自主定位，是完善和提高无人机系统的战术指标、快速获取战场情报和取得作战胜利的重要保证。

全屏像点地理坐标定位方法属于多目标定位范畴，即一次定位可以获取所有像素点对应地面目标的位置信息。目前，机载光电系统多目标定位方法主要有两种：一种是基于坐标系转换的多目标定位技术，另一种是基于垂直下视条件下的航摄多目标定位。

传统的基于坐标系转换的多目标定位技术，利用目标点与已知点之间的像素偏差，通过一系列空间坐标系转换得到目标的地理坐标。但该方法需要在光电系统惯导基准、减震基座和光电平台之间进行复杂的外方位元素标校。由于坐标系之间的标校误差，以及惯导测量的姿态和位置误差，使得定位结果精度较低。

基于垂直下视条件下的航摄多目标定位，通过计算垂直下视航摄条件下目标区域航拍图像的像元分辨率，根据像面上目标点和地面基准点间的相对距离，结合基准点的经纬度即可准确地解算出像面内所有目标点的地理经纬坐标。该方法无需进行光电系统复杂标校，但是在实际中，考虑到光电平台航摄姿态的控制、长焦相机的地面收容范围、特殊的待定位目标(如对无法直抵区域的目标进行定位)等因素，基于垂直下视条件下的航摄目标定位已经不能满足远距离倾斜摄影目标定位和无法直抵区域下的应用要求，其受外部限制因素太多。

发明内容

为解决非垂直下视条件下的倾斜航摄多目标定位问题，本发明借助地面基准点，提出一种基于像元类地模型的全屏像点地理坐标定位方法，通过建立适用于任意条件下更一般化的摄影测量像元类地模型，使基于航摄测量的多目标定位方法更符合实际的应用需求，且能提高机载光电系统多目标定位的精度，以实现远距离、快速、便捷、高精度的目标地理定位。

本发明的技术方案为：

所述一种基于像元类地模型的全屏像点地理坐标定位方法，，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：控制机载光电系统，使光电系统指向待定位多个地面目标所在的地面区域，并对当前光电系统视场内的地面目标区域进行成像；

步骤2：以像面中心为坐标原点建立像面坐标系(i，j)，然后计算当前航摄条件下，计算航拍的目标区域图像每一个像元在俯仰向和方位向上的像元分辨率GRD_j和GRD_i：

其中ΔH＝H_b-h_c为载机相对地面高度，e为航摄相机像元尺寸，f’为航摄相机焦距；载机海拔高度为H_b，目标区域基准点海拔高度为h_c，载机惯导测量的影像外方位元素俯仰角为横滚角为ω；m和n分别为航摄相机方位向和俯仰向的像元个数；