[发明专利]一种目标特性参数测量装置及方法

说明书

本发明提供一种目标特性参数测量装置及方法。将红外相机获得的目标图像与可见光相机获得的目标图像进行图像融合，完成对目标的识别与跟踪；将激光测距机获得的目标的距离值，方位转台与俯仰转台获得的目标相对于初始零位的方位角值与俯仰角值，GPS/INS组合系统获得的承载体位置、姿态角值结合到一起，应用坐标转换矩阵计算目标的绝对位置信息，通过对运动目标的实时位置进行数据处理，获得目标的速度、姿态特性参数。此种方法可完成动/静目标连续跟踪，还可以给出静态目标的位置坐标，动态目标的位置坐标、速度、航向角、俯仰角等信息值，满足无人船自动驾驶领域对目标特性参数测量的需求，具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种目标特性参数测量装置及方法，属于无人船自动驾驶领域。

背景技术

无人船是一种具有自主避障与规划、自主航行能力，并能自主完成环境感知、目标识别与定位等任务的智能水面平台。在无人船进行自主航行时，无人船需要配备相应的传感器模块，例如激光雷达、卫星导航系统和光电传感器等设备，实现行进路线上周围环境感知，从而合理规划行进路径、对周围目标进行监测等。当无人船在水面上行进时，受到水面环境特性的影响，激光雷达对环境感知的效果不好，而且距离受到限制，常用的激光雷达产品的探测距离为300m左右，不满足无人船高速行驶过程中对环境感知的需求。将红外相机、可见光相机、激光测距机、GPS/INS系统传感器组合到一起，完成无人船行进路径环境特性感知，通过建模算法完成静止目标位置，动态目标位置、速度、姿态角解算。目前，此类技术还没有相关报道。另外，此系统还可通过网络实现感知设备组网，实现无人船集群间环境特性，拓展其应用领域。

发明内容

本发明的目的在于提供一种目标特性参数测量装置及方法。将红外相机、可见光相机、激光测距机、GPS/INS系统传感器组合到一起，完成无人船行进路径环境特性感知，通过建模算法完成静止目标位置，动态目标位置、速度、姿态角解算，为无人船自主航行提供技术支撑。

本发明提供的技术方案是这样实现的：

一种目标特性参数测量装置及方法，由红外光相机1、可见光相机2、激光测距机3、方位转台4、俯仰转台5、承载体6、第二GPS天线7、GPS/INS组合系统8、第一GPS天线9、主控计算机10、第二光通信模块11、第一光通信模块12、GPS差分站13构成。

俯仰转台5安装在承载体6上；方位转台4安装在俯仰转台5上；激光测距机3安装在方位转台4上；可见光相机2安装在激光测距机3上；红外光相机1安装在可见光相机1上；第二GPS天线(7)、GPS/INS组合系统8、第一GPS天线9、主控计算机10、第二光通信模块顺次安装在承载体6上；GPS差分站13安装在第一光通信模块12上；

红外光相机1、可见光相机2、激光测距机3、方位转台4、俯仰转台5、GPS/INS组合系统8、第二光通信模块11通过线缆与主控计算机10相连；第二GPS天线7、第一GPS天线9通过线缆与GPS/INS组合系统8相连。

其具体步骤如下：

(1)红外光相机1对目标成像获得目标的红外图像，可见光相机2对目标成像获得目标的可见光图像，在主控计算机10内完成红外图像与可见光图像融合，并完成目标识别与跟踪。

(2)激光测距机3获得目标距离L值；方位转台4获得方位转角α1，俯仰转台5获得俯仰转角α2；根据如下公式获得目标在视轴坐标系下的坐标(x1，y1，z1)，

(3)第一光通信模块12将GPS差分站13获得的位置差分坐标修正值(ΔX，ΔY，ΔZ)传输给第二光通信模块11，第二光通信模块11获得位置差分坐标修正值后，将此修正值送入主控计算机10；第一GPS天线9获得坐标(X2，Y2，Z2)，对坐标(X2，Y2，Z2)进行处理获得坐标(X3，Y3，Z3)＝(X2+ΔX，Y2+ΔY，Z2+ΔZ)。