[发明专利]基于视觉的多无人机协同对地目标定位方法

权利要求书

1.一种基于视觉的多无人机协同对地目标定位方法，其特征在于，包括：

步骤S1：建立坐标系；

步骤S2：基于多无人机对目标协同观测几何学模型的目标位置初值计算：利用多无人机对目标的观测信息，利用坐标变换将多架无人机观测量统一到世界坐标系下，再利用对目标观测的几何学模型计算目标初始位置；

步骤S3：基于端到端滤波模型的协同目标位置与状态估计。

2.根据权利要求1所述的基于视觉的多无人机协同对地目标定位方法，其特征在于，所述坐标系包括建立大地坐标系、世界坐标系、机载北东地坐标系、机体坐标系、吊舱坐标系、相机坐标系、图像坐标系中的一种或多种。

3.根据权利要求2所述的基于视觉的多无人机协同对地目标定位方法，其特征在于，所述大地坐标系{O}采用国际地球参考系统WGS-84系统；所述世界坐标系{W}的原点是无人机的起始位置，X_W轴指向地理北方向、Y_W轴指向地理东方向、Z_W指向地心方向；所述机载北东地坐标系{N}的原点位于无人机的质心，X_N、Y_N、Z_N轴与世界坐标系的X_W、Y_W、Z_W轴平行；所述无人机的机体坐标系({B}原点位于无人机的质心，X_B轴指向无人机的机头方向，Y_B轴指向无人机的右翼，Z_B轴和X_B、Y_B轴组成右手坐标系指向无人机的底部；所述吊舱坐标系{G}原点位于吊舱基座的几何中心，X_G轴指向无人机的前向，Y_G轴指向无人机的右向，Z_G轴和X_G、Y_G轴组成右手坐标系指向无人机的底部；所述相机坐标系{C}原点与相机的光心重合，Z_C轴指向相机的光轴方向，X_C轴指向右向，Y_C轴指向下方；所述图像坐标系{I}原点在图像的中心，X_I轴指向图像的右向，Y_I轴指向图像的下方，目标在图像坐标系中的坐标指的是图像矩阵中的像素位置(u,v)。

4.根据权利要求1或2或3所述的基于视觉的多无人机协同对地目标定位方法，其特征在于，所述步骤S2包括：

步骤S201：利用目标在图像坐标系{I_i}下的位置计算从相机光心到目标的视轴线单位向量在相机坐标系{C_i}下的表示；

步骤S202：结合云台俯仰、偏航欧拉角无人机滚转、俯仰、偏航欧拉角计算无人机i的对目标观测的单位视轴向量在世界坐标系{W}下的表示

步骤S203：结合无人机相机位置的实际测量值获得视轴线LOS_i的表示；

步骤S204：利用无人机对目标协同观测几何学模型，求解目标位置初始值

5.根据权利要求4所述的基于视觉的多无人机协同对地目标定位方法，其特征在于，所述步骤S201中，将相机视为针孔相机模型，计算从相机光心到目标的视轴线单位向量在相机坐标系{C_i}下的表示：

其中f_i和d_i是与相机焦距和像素大小相关的相机内参。

6.根据权利要求4所述的基于视觉的多无人机协同对地目标定位方法，其特征在于，所述步骤S202中，计算无人机i的对目标观测的单位视轴向量在世界坐标系{W}的表示：

其中：

其中分别为云台俯仰、偏航欧拉角；为无人机滚转、俯仰、偏航欧拉角；由从吊舱基座几何中心到无人机中的旋转关系得到，可以通过外参标定获得；为单位对角阵。