[发明专利]姿态估计装置、姿态估计方法和观测系统

说明书

姿态估计装置(30)具有：数据取得部(32)，其取得观测数据；测距点坐标计算部(33A)，其使用测位数据、测距数据、实际姿态数据和表示飞行体的姿态的未知参数的估计值，计算测地坐标系下的测距点的测地坐标；图像坐标计算部(33B)，其对测地坐标实施从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(34)，其执行从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(35)，其对估计值进行校正，以使投影点坐标与图像坐标之间的差分的大小变小。

技术领域

本发明涉及估计搭载有观测设备的航空器等飞行体的飞行姿态的技术。

背景技术

为了从上空进行地表或构造物等地物(位于地面上的物体)的测量或调查，有时使用搭载有摄像机和激光测距仪等观测设备的飞行体。使用这种飞行体的测量系统例如公开在专利文献1(日本特开2014-145762号公报)中。

在航空激光测量的情况下，需要取得飞行体的当前位置的技术和检测飞行体的飞行姿态(例如滚动方向、俯仰方向、偏航方向的角度)的技术。例如，能够使用GNSS(GlobalNavigation Satellite System：全球导航卫星系统)装置取得飞行体的当前位置。GNSS装置能够在搭载于飞行体的状态下按照一定周期从GNSS卫星接收电波，对该接收电波进行分析，检测该飞行体的当前位置。并且，能够使用惯性计测装置(Inertial MeasurementUnit：IMU)检测飞行体的飞行姿态。但是，IMU非常昂贵，而且其搬运存在一定的限制，其处理需要注意，因此，存在能够搭载IMU的飞行体的种类受到限定这样的课题。在构成为维持较高测定精度的IMU的情况下，其重量比较重(例如4kg～20kg左右)，因此，很难在可装载重量(例如可装载重量2.5kg～3.5kg左右)受到限制的飞行体(例如无线远程操纵的小型无人直升机)搭载该IMU。

专利文献1公开的测量系统没有使用IMU，而是通过执行使用从2个以上的不同位置拍摄到的多个摄像图像的捆绑计算，估计飞行姿态。通过被称作稳定器的姿态稳定机构支承该测量系统中的测量用摄像机，因此，能够确保拍摄方向为铅直向下而不依赖于飞行中的飞行体的姿态。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2014-145762号公报(例如图1、图3和图20以及段落0152～0160)

发明内容

发明要解决的课题

在专利文献1公开的测量系统中，需要将使测量用摄像机的拍摄方向始终维持成铅直向下的姿态稳定机构搭载于飞行体，因此，存在测量系统的结构复杂这样的课题。并且，仅使用摄像图像估计飞行体的姿态，因此，其估计精度存在极限。

鉴于上述情况，本发明的目的在于，提供能够通过简单的结构高精度地估计飞行体的姿态的姿态估计装置、姿态估计方法和观测系统。

用于解决课题的手段