[发明专利]一种用于动平台的强光干扰下高精度位姿测量方法

权利要求书

1.一种用于动平台的强光干扰下高精度位姿测量方法，其特征在于：该方法的步骤如下：

步骤一、在被测动平台(1)上布置两组信标，小区域信标(2)和位姿解算信标(3)，每组信标的发光体(6)的数量不少于3个且不能处于同一条直线上，其中，小区域信标(2)的每两个发光体(6)间的距离为30cm～50cm，位姿解算信标(3)分置在被测动平台(1)边缘处且尽可能分散；

步骤二、在测量平台(7)上设置两个短焦图像采集相机(5)形成立体视觉用于拍摄位姿解算信标(3)，在测量平台(7)上设置两个长焦图像采集相机(4)形成立体视觉用于拍摄小区域信标(2)，两个短焦图像采集相机(5)形成的立体视觉与两个长焦图像采集相机(4)形成的立体视觉采用外触发方式同步采集；

步骤三、对小区域信标(2)的发光体(6)进行时序轮循控制亮灭，将两个长焦图像采集相机(4)的采集图像通过卡尔曼滤波算法实现发光体(6)的同名匹配，并在一个轮循周期结束时计算出每个发光体(6)的三维坐标Ⅰ；

步骤四、依据已知的所有发光体(6)之间的距离信息和每一个小区域信标(2)的发光体(6)的三维坐标Ⅰ，建立小区域信标(2)的每个发光体(6)与位姿解算信标(3)中每个发光体(6)之间的距离方程，计算出位姿解算信标(3)中每个发光体(6)的过渡三维坐标，反投影出位姿解算信标(3)中每个发光体(6)像面坐标(u_ij,v_ij)，确定出位姿解算信标(3)中每个发光体(6)的像面坐标搜索区域Region(S_ij)，其中i＝1,2，代表短焦图像采集相机(5)的第i个相机，j＝1,2,3,4,...n,n≥3，代表第j个 发光体；

步骤五、在两个短焦图像采集相机(5)拍摄的发光信标图像上，在每一个与像面坐标搜索区域Region(S_ij)相对应的范围内进行图像增强，弱化该范围内的光线干扰，增强位姿解算信标(3)中发光体(6)的细节特征，得到增强后的图像；

步骤六、采用距离最近原则，在步骤五得到图像中的所述范围内，识别出两个短焦图像采集相机(5)拍摄的每个发光体(6)，并进行匹配，解算出每个位姿解算信标(3)中每个发光体(6)的三维坐标Ⅱ；

步骤七、建立被测动平台(1)坐标系m，定义被测动平台(1)的三个姿态角：俯仰角α、偏航角β、横滚角γ，依据步骤六中求得的三维坐标Ⅱ求解被测动平台姿态角。

2.根据权利要求1所述的用于动平台的强光干扰下高精度位姿测量方法，其特征在于：每组信标的发光体(6)的数量为3。

3.根据权利要求1所述的用于动平台的强光干扰下高精度位姿测量方法，其特征在于：所述发光体(6)为近红外LED灯。

4.根据权利要求1所述的用于动平台的强光干扰下高精度位姿测量方法，其特征在于：所述长焦图像采集相机(4)的焦距为36mm，所述短焦图像采集相机(5)的焦距为8mm。

5.根据权利要求1所述的用于动平台的强光干扰下高精度位姿测量方法，其特征在于：小区域信标(2)的发光体(6)轮循周期为20ms。

6.根据权利要求1所述的用于动平台的强光干扰下高精度位姿测量方法，其特征在于：位姿解算信标(3)中每个发光体(6)的像面坐标搜索区域Region(S_ij)是以(u_ij,v_ij)为中心，x方向取值为uij-50到uij+50个像素，y方向取值为Vij-50到Vij+50个像素。

7.根据权利要求1所述的用于动平台的强光干扰下高精度位姿测量方法，其特征在于：小区域信标(2)的每两个发光体(6)间的距离为30cm。

8.根据权利要求1所述的用于动平台的强光干扰下高精度位姿测量方法，其特征在于：被测动平台(1)的位姿测量频率要求为50Hz。