[发明专利]一种编队飞行器动态姿态标定系统及方法

说明书

本发明公开了一种编队飞行器动态姿态标定系统及方法，包括有主无人机、从无人机、测绘装置和摄像头，其中测绘装置设置在主无人机上，朝向主无人机正下方，摄像头设置在主无人机上，朝向主无人机正上方；从无人机飞行航迹位于主无人机正上方，主无人机监控主无人机与从无人机的空间坐标以及接收测绘装置与摄像头拍摄的画面，本发明通过主、从无人机在空间内实时相对位置的关系，反演计算得出主无人机在动态过程中的实时姿态，相较于传统的依靠飞行器内部的飞行数据进行计算得出的飞行器姿态更加精准高效。

技术领域

本发明涉及高动态飞行器的精确姿态估计领域，特别涉及一种编队飞行器动态姿态标定系统及方法。

背景技术

在利用飞行器进行高分辨测绘、精准目标跟踪、三维空间环境勘测等系统应用时，对于飞行器在动态位置姿态估计精度方面要求较高。而现有飞行器在高速、动态的环境下姿态确定精度低，传统的标定方法使用内部惯性传感器和罗盘定位，其精度无法满足高精度的需求，因此亟待寻找一种高精度方法来解决现有技术存在的这一问题。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种编队飞行器动态姿态标定系统及方法，能够不依赖于飞行器内部飞行数据，对飞行器动态时的姿态进行高精度的标定。

技术方案：本发明所述的一种编队飞行器动态姿态标定系统，包括有主无人机、从无人机、测绘装置和摄像头，所述测绘装置设置在主无人机上，朝向主无人机正下方，所述摄像头设置在主无人机上，朝向主无人机正上方；所述从无人机飞行航迹位于主无人机正上方；所述主无人机监控主无人机与从无人机的空间坐标以及接收测绘装置与摄像头拍摄的画面。

作为优选，所述测绘装置可以采用多光谱相机、高光谱相机或者激光雷达，对地面进行测绘。

作为优选，所述测绘装置与摄像头连体固定，姿态一致。

一种编队飞行器动态姿态标定方法，其特征在于：包括有以下步骤：

S1：对主无人机和从无人机进行编队以及航迹规划；

S2：主无人机与从无人机按照规划好的航迹进行飞行，保持动态过程中的相对位置以及高度不变，在需要测绘的目标区域附近，主无人机同时触发测绘装置对目标区域拍摄以及摄像头对从无人机拍摄；

S3：主无人机接收主无人机与从无人机在测绘完成后的空间位置信息，同时主无人机接收摄像头拍摄到的从无人机在拍摄画面中的像素点位置；

S4：主无人机在采集到的摄像头的拍摄图像中，利用从无人机在摄像头拍摄画面内的像素点位置及两无人机的坐标构成的空间几何关系来反演计算出主无人机的姿态视角。

作为优选，所述S1中航迹规划需确保从无人机飞行航迹位于摄像头拍摄画面内。

作为优选，所述S4具体包括以下步骤：

S4.1：确定从无人机在主无人机摄像头图像中的像素位置信息，确定摄像头视角中的几何关系；

S4.2：基于从无人机的全局绝对坐标信息来确认从无人机的实际空间几何关系；

S4.3：根据从无人机在摄像头视角中的几何关系以及实际空间几何关系计算出测绘装置的姿态视角，即主无人机的姿态视角。

作为优选，所述S4.3中主无人机相机的姿态视角包括俯视角、横滚角和倾斜角。

作为优选，所述主无人机搭载有计算自身姿态视角变化的芯片。

有益效果：本发明通过主摄像头与从摄象头的设置，能够将飞行器在对地面测绘中需要拍摄的画面区分开来，分别用于测绘以及对飞行器自身姿态的确定，易于后期计算；同时相较于传统的依靠飞行器内部飞行数据的自身姿态估计方法，本发明通过主、从无人机在空间内实时相对位置的关系，反演计算得出主无人机在动态过程中的实时姿态，精度更高，效率更高。