[发明专利]一种基于异源图像匹配的飞行器精确定位方法在审

专利信息
申请号: 202010192036.X 申请日: 2020-03-18
公开(公告)号: CN111238488A 公开(公告)日: 2020-06-05
发明(设计)人: 罗世彬;孙方德 申请(专利权)人: 湖南云顶智能科技有限公司
主分类号: G01C21/20 分类号: G01C21/20;G01C21/16;G01C21/00
代理公司: 暂无信息 代理人: 暂无信息
地址: 410000 湖南省长沙市高新开发区麓谷*** 国省代码: 湖南;43
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摘要:
搜索关键词: 一种 基于 图像 匹配 飞行器 精确 定位 方法
【说明书】:

发明提供一种基于异源图像匹配的飞行器精确定位方法,具体包括如下步骤:获取惯性传感器信息;校正;粗匹配;精匹配;飞行器位置解算。本发明采用上述定位方法,能够得到更为精确的飞行器绝对位置。

技术领域

本领域涉及一种定位方法,具体涉及一种基于异源图像匹配的飞行器精确定位方法。

背景技术

飞行器定位技术用于精确确定飞行器所在位置的地理坐标。为了提高飞行器的机动性,现有的飞行器一般都搭载定位系统,包括全球定位系统(GPS)和惯性导航系统(INS)。惯性导航系统长时间工作定位结果会漂移,误差较大,通常的做法是使用GPS的定位结果修正惯性导航的结果。但是GPS是一种无线电定位技术,其信号极易受到建筑物遮挡、地形等因素的影响,并且GPS技术依赖国外技术。处于军事安全性的考虑,军用飞行器必须拥有自主定位的能力。

自主定位具有被动测量、自成体系、不易受干扰的特点。惯导系统具备自主导航能力,它不需要任何外界电磁信号就可以独立给出载体的姿态、速度和位置信息,抗干扰能力强。但是,惯性导航系统是利用惯性元件测量载体加速度、经过积分得到载体的姿态和位置信息,陀螺漂移等因素引起误差随时间积累。传统的图像匹配定位方法也具备自主导航能力,无需外界信号可以独立地解算飞行器的绝对位置,但是事先准备的基准图与飞行器实时航拍的图像存在旋转、尺度和平移的变化,初次之外,两者的图像也会存在相应的灰度畸变,这对图像匹配是一项巨大的挑战,一次异源图像匹配很难适应因为异时异源图像带来的问题,它无法得到较为准确的图像匹配结果,后续解算飞行器的位置也无法得到较为准确的结果。

飞行器自主定位系统一直是各类研究人员关注的热门技术,现有定位系统主要有:基于INS和GPS的组合定位系统、基于路标点的 INS定位系统、基于INS和图像匹配的定位系统、基于GPS/北斗的定位技术、基于INS和GPS/北斗的组合定位系统。

(1)基于INS/GPS的组合定位系统利用GPS定位信息修正INS 的测量数据,可以准确计算出飞行器的绝对位置,但是这种定位方法依赖卫星信号。

(2)基于路标点的INS系统,可以利用显著的路标点对INS的积累误差进行修正,提高系统的定位精度,但这要求航拍图像内必须包含路标点,在现实情况中,路标点的设置耗费人力物力,若飞行路线不固定,很难做到航拍图像中都包含路标点。

基于INS的定位技术的缺点:INS定位技术的基本原理是通过积分获得飞行器的状态,这种方法的误差会随着时间的增加而增大,飞行器在较长时间运行时,使用这种定位技术定位精度会严重降低。

(3)基于INS和图像匹配的组合定位系统利用图像匹配的结果结算出飞行器的绝对位置,再进一步对INS的测量数据进行修正。但是传统的图像匹配的方法无法保证匹配的可靠性,会影响到飞行器位置的解算,传统方法的定位精度较低。

(4)基于GPS/北斗的定位技术的缺点:卫星信号在有建筑物或者地形遮挡时不稳定,且卫星定位依赖地面基站,当飞行器正下方附近没有地面基站时,定位精度也无法保证,从而影响飞行器工作的安全性。

(5)基于INS和GPS/北斗的组合定位技术的缺点:因为该技术利用GPS/北斗卫星系统提供的位置信息对INS的积累误差进行修正,所以它高度依赖卫星信号,无法真正实现自主定位的能力。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于异源图像匹配的飞行器精确定位方法,能够得到更为精确的飞行器绝对位置。

本发明采用的技术方案为:

本发明提供一种基于异源图像匹配的飞行器精确定位方法,包括如下步骤:

获取惯性传感器信息:飞行器在飞行过程中,所述飞行器搭载的成像传感器获取飞行器的地面图像,与成像传感器固连的惯性传感器获取飞行器的位置、姿态、方向、高度;

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