[发明专利]姿态估计装置、姿态估计方法和观测系统

权利要求书

1.一种姿态估计装置，其与观测装置协作进行动作，该观测装置包含输出表示测地坐标系下的飞行体的位置的测位数据的测位部、计测从所述飞行体到地面的测距点的距离和相对于该测距点的角度方向并输出测距数据的测距部、在搭载于所述飞行体的状态下从多个摄像位置拍摄该测距点并输出摄像图像组的摄像部、以及检测以重力方向为基准的该飞行体的姿态并输出实际姿态数据的姿态传感器，其特征在于，所述姿态估计装置具有：

数据取得部，其从所述观测装置取得所述测位数据、所述测距数据、所述实际姿态数据和所述摄像图像组；

测距点坐标计算部，其使用所述测位数据、所述测距数据、所述实际姿态数据和表示所述飞行体的姿态的未知参数的估计值，计算表示所述测地坐标系下的该测距点的位置的测地坐标；

图像坐标计算部，其对所述测地坐标实施从所述测地坐标系到图像坐标系的投影转换，计算投影点坐标；

图像匹配部，其执行从所述摄像图像组选择出的第1摄像图像与第2摄像图像之间的图像匹配，检测所述第1摄像图像中出现的该测距点的图像坐标；以及

姿态估计部，其对所述估计值进行校正，以使所述投影点坐标与所述图像坐标之间的差分的大小变小。

2.根据权利要求1所述的姿态估计装置，其特征在于，

所述测距点坐标计算部、所述图像坐标计算部、所述图像匹配部和所述姿态估计部根据非线性最小二乘法，反复执行计算所述测地坐标的处理、计算所述投影点坐标的处理、检测所述图像坐标的处理和校正所述估计值的处理。

3.根据权利要求2所述的姿态估计装置，其特征在于，

所述第1摄像图像和所述第2摄像图像是在相互不同的第1摄像时刻和第2摄像时刻分别拍摄到的图像。

4.根据权利要求3所述的姿态估计装置，其特征在于，

所述摄像部具有配置在相互不同的位置的第1摄像部和第2摄像部，所述第1摄像部输出所述第1摄像图像，所述第2摄像部输出所述第2摄像图像。

5.根据权利要求1所述的姿态估计装置，其特征在于，

所述测位部从构成全球导航卫星系统的多个卫星接收导航信号，对该导航信号进行分析，生成所述测位数据。

6.根据权利要求1所述的姿态估计装置，其特征在于，

所述测距部对所述测距点照射激光束，从所述测距点接收反射激光束，测定所述距离和所述角度方向。

7.一种观测系统，其特征在于，所述观测系统具有：

观测装置，其包含输出表示测地坐标系下的飞行体的位置的测位数据的测位部、计测从所述飞行体到地面的测距点的距离和相对于该测距点的角度方向并输出测距数据的测距部、在搭载于所述飞行体的状态下从多个摄像位置拍摄该测距点并输出摄像图像组的摄像部、以及检测以重力方向为基准的该飞行体的姿态并输出实际姿态数据的姿态传感器；以及

姿态估计装置，其与所述观测装置协作进行动作，

所述姿态估计装置包含：

数据取得部，其从所述观测装置取得所述测位数据、所述测距数据、所述实际姿态数据和所述摄像图像组；

测距点坐标计算部，其使用所述测位数据、所述测距数据、所述实际姿态数据和表示所述飞行体的姿态的未知参数的估计值，计算表示所述测地坐标系下的该测距点的位置的测地坐标；

图像坐标计算部，其对所述测地坐标实施从所述测地坐标系到图像坐标系的投影转换，计算投影点坐标；

图像匹配部，其执行从所述摄像图像组选择出的第1摄像图像与第2摄像图像之间的图像匹配，检测所述第1摄像图像中出现的该测距点的图像坐标；以及

姿态估计部，其对所述估计值进行校正，以使所述投影点坐标与所述图像坐标之间的差分的大小变小。

8.根据权利要求7所述的观测系统，其特征在于，

所述测距点坐标计算部、所述图像坐标计算部、所述图像匹配部和姿态估计部根据非线性最小二乘法，反复执行计算所述测地坐标的处理、计算所述投影点坐标的处理、检测所述图像坐标的处理和校正所述估计值的处理。