[发明专利]基于红外阵列成像的长航时无人机自主导航方法和系统

权利要求书

1.基于红外阵列成像的长航时无人机自主导航方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1.获取无人机下方景物点依据预设特定构型阵列布局若干红外阵列成像装置所采集的图像信息，所述图像设有预设的重叠区域，将相邻帧图像重叠区域分别拼接融合，通过分析、计算、合并形成由单帧图像拼接为一整幅的全景图像；获取激光测距模块对无人机下方地面垂直测量的高度数据信息；获取惯性导航模块监测的无人机飞行姿态数据信息；

S2.依据所述高度数据信息和所述飞行姿态数据信息对所述全景图像进行几何变换计算，形成俯视的投影图像；

S3.将所述投影图像与对应的图像匹配，识别出所述投影图像中具备显著特征的景物点作为特征点，包括获取无人机初始点的位置信息，将所述投影图像作为前一帧图像与后一帧图像的重叠区域进行匹配，利用图像坐标关系对已知的所述前一帧图像中具备显著特征的景物点坐标标识，推算出所述后一帧图像中具备显著特征的景物点坐标，依据图像坐标递推关系，标识出序列图像中显著特征的景物点作为特征点；

S4.获取所述特征点的地理坐标信息、所述特征点在所述投影图像中的位置信息、所述特征点所属景物的垂直测高数据、无人机飞行姿态数据信息，进行计算以获取无人机位置信息，包括：依据初始图像帧特征点地理坐标递推出序列图像中预设的若干个所述特征点的地理坐标，所述特征点在投影图像中的位置信息控制激光测距模块瞄准景物点的所述特征点测距，得到景物的直线距离，获取惯性导航模块实时采集的无人机姿态、航向、速度、位置信息，综合计算获取无人机位置信息。

2.根据权利要求1所述的基于红外阵列成像的长航时无人机自主导航方法，其特征在于，步骤S3中，将所述投影图像与对应的图像进行匹配，识别出所述投影图像中具备显著特征的景物点作为特征点；还包括：获取预设点位置信息，将所述投影图像与预存的对应区域的卫星地图影像匹配，匹配时所述投影图像与所述区域的卫星地图影像比例一致，且实现最大化重合，所述投影图像中含有若干显著特征的景物点，对当前帧的投影图像中有显著特征的景物点识别为特征点。

3.根据权利要求2所述的基于红外阵列成像的长航时无人机自主导航方法，其特征在于，使用扩展卡尔曼滤波方法修正惯性导航模块实时输出的无人机位置信息，用于无人机精准定位导航。

4.根据权利要求3所述的基于红外阵列成像的长航时无人机自主导航方法，其特征在于，所述红外阵列成像装置包括若干个红外成像相机，依据预设距离的横向X个、纵向Y个阵列构型，其中X、Y数量均大于1。

5.一种基于红外阵列成像的长航时无人机自主导航系统，其特征在于，用于实现权利要求1至4中任一项所述的基于红外阵列成像的长航时无人机自主导航方法，包括：红外阵列成像装置、惯性组合导航模块、激光测距模块、信息处理单元，其中，

所述红外阵列成像装置，包括若干个红外成像相机，通过预设的特定构型排布安装于长航时无人机机腹下方，实现无人机下方景物点的热成像，将热成像信号转换为电信号发送至信息处理单元；

所述惯性组合导航模块，通过陀螺仪、加速度计输出的信息计算出无人机飞行姿态、速度、位置；

所述激光测距模块，通过向指定物体发射激光束并接收反射激光，计算物体的直线距离，并传输至信息处理单元；

所述信息处理单元，包括信号采集模块、图像处理模块、运算模块、储存模块，用于信号采集、数据存储，图像处理运算和导航运算，包括：对多相机的单幅图像进行图像拼接融合形成某时刻整幅图像；将整幅图像根据垂直测高数据和飞行姿态数据进行几何变换计算，形成俯视的投影图像；结合惯性组合导航模块实时给出的无人机姿态、速度、位置信息进行扩展卡尔曼滤波计算，并修正得出无人机位置信息。