[发明专利]一种基于视觉的惯导系统快速对准系统及对准方法

说明书

本发明公开了一种基于视觉的惯导系统快速对准系统及对准方法，包括摄影系统、测量系统和若干个合作标志，所述的摄影系统及测量系统设置在地面上，所述的合作标志设置在机体上,实现大幅度减小惯导系统的对准时间，提升惯导系统性能，满足飞机对任务的快速响应能力，视觉辅助系统组成简单、成本低，无需对惯导系统进行改造，可作为惯导系统的附件独立使用，完成对飞机姿态的高精度测量；此外，系统便于在机场安装，灵活性强，市场潜力大、推广成本低。

技术领域

本发明涉及惯性导航技术领域，具体涉及一种基于视觉的惯导系统快速对 准系统。

背景技术

惯导计算开始前，必须对地理系与机体系的姿态矩阵进行转换，即对惯导 进行对准。对准时间与对准精度是评价惯导性能的重要指标之一。现阶段使用 的主流惯导，对准时间需要若干分钟，严重制约飞机对任务的快速响应；提升 惯导对准精度与速度，是惯导技术领域的难点问题。

视觉测量技术，在工业检测领域已有较为广泛的应用。在飞机导航领域应 用主要集中在对无人机进行观测，引导其着陆/舰。本发明采用单目视觉测量系 统，通过观测安装在基体表面的合作标志，实现对飞机机体姿态的测量。采用 视觉测量辅助惯导对准的工程化应用，在惯导技术领域鲜有应用。

发明内容

本发明解决的技术问题：提供一种基于视觉的惯导系统快速对准系统及对 准方法，可缩短惯导系统对准时间，提升惯导系统的性能。

本发明的技术方案：

一种基于视觉的惯导系统快速对准系统，包括摄影系统、测量系统和若干 个合作标志，所述的摄影系统及测量系统设置在地面上，所述的合作标志设置 在机体上。

所述的合作标志以粘贴或喷涂的方式设置在机体外表面。

所述的摄影系统为工业摄像机。

所述的测量系统为陀螺全站仪。

一种基于视觉的惯导系统快速对准系统，所述的对准方法包括以下步骤：

步骤1：测量系统自动寻北，使测量系统测量坐标系方向与地理坐标系g 方向重合；

步骤2：测量系统依次瞄准各个合作标志中心，依次测量各个合作标志中心 点坐标，得到测量系统到各个合作标志中心点的距离D_n、水平角α_n及俯仰角β_n， 并计算各个合作标志中心在地理坐标系g下的坐标；

步骤3：摄影系统拍摄合作标志图像，得到各个合作标志中心点在图像中的 像素坐标，进行位置和姿态解算得到相机坐标系C与地理坐标系g之间的位姿 矩阵

步骤4：建立合作标志坐标系w，根据合作标志在机体上的安装位置计算得 到合作标志坐标系w与机体坐标系b的位姿关系

步骤5：根据步骤3拍摄得到的合作标志图像，求解出相机坐标系C与合作 标志坐标系w间的位姿关系

步骤6：根据步骤3、4、5得到的结果，计算出机体坐标系b与地理坐标系 g间的位姿关系

步骤2所述的计算各个合作标志中心在地理坐标系g下的坐标，计算公式为：

其中，X_n,Y_n,Z_n是合作标志中心在地理坐标系g下的坐标。

步骤6所述的根据步骤3、4、5得到的结果，计算出机体坐标系b与地理坐 标系g间的位姿关系计算公式为：

一种计算机存储介质，所述的计算机存储介质中存储有计算机可执行指令， 所述的计算机可执行指令用于执行前述的对准方法。