[发明专利]一种利用太阳计算载体真方位角的方法和装置

说明书

本发明涉及一种利用太阳计算载体真方位角的方法和装置，其中，方法包括：S1.利用太阳高度角H_s、地理纬度φ、太阳赤纬δ计算得到太阳方位角A_s；S2.利用相机获取具有太阳的目标图像，从所述目标图像中检测和识别太阳轮廓，并根据所述太阳轮廓计算得到太阳质心的像素平面坐标[u,v]^T；S3.根据所述太阳质心的像素平面坐标，计算得到所述太阳与相机坐标系光轴之间的第一夹角；S4.获取所述相机坐标系光轴与安装所述相机的载体之间的安装夹角，并根据所述安装夹角、所述第一夹角和所述太阳方位角A_s，获得所述载体的真方位角。

技术领域

本发明涉及视觉定位及辅助自动驾驶领域，尤其涉及一种利用太阳计算载体真方位角的方法和装置。

背景技术

视觉里程计(Visual Odometry,VO)是通过单个相机或多个相机作为输入估计自身运动的一项新兴技术，应用领域涵盖自动驾驶、机器人、无人机、增强现实(AugmentedReality,AR)等。视觉里程计概念由Nister在2004年路标论文中创造。这个名词和车轮测距(Odometry)非常类似，增量式地通过对车轮转过的圈数积分估计车辆的运动。同样的，视觉里程计利用板载相机检测图像运动变化来增强式地估计载体位姿。为了使视觉里程计更加有效，必须有足够的环境图像，具有足够纹理的静态图像可以提取运动特征。另外，需要捕捉连续的图像使场景重叠。

相比车辆车轮测距，视觉里程计的优势是不受车轮在不平整地面或其他不良状况下滑动的影响。由于现代机器人、汽车等载体上一般均配备了摄像头传感器，因此视觉里程计并不会大幅增强额外成本开销。此外，视觉里程计还提供了更加精确的轨迹估计，相对位置误差范围为0.1％到2％。这使得视觉里程计成为车轮测距有益补充，还有其他导航系统，比如GPS、北斗等全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)，惯性测量单位(Inertia Measurement Unit,IMU)以及雷达测距系统。在GNSS信号失效的环境下，比如城市高楼、隧道或水下、太空中，视觉里程计技术非常重要。

然而，无论是视觉里程计、惯性测量还是车辆轮速计，都不能像GNSS一样具备测定载体真方位角的能力。所谓真方位角，是指过地面上任意一点，指向北极的方向，又称为真北方向。真方位角信息对导航具有重要作用，只有知道载体运动的真北方向，才能快速、可靠地进行导航、路径规划等各类操作。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用太阳计算载体真方位角的方法和装置。

为实现上述发明目的，本发明提供一种利用太阳计算载体真方位角的方法，包括：

S1.利用太阳高度角H_s、地理纬度φ、太阳赤纬δ计算得到太阳方位角A_s；

S2.利用相机获取具有太阳的目标图像，从所述目标图像中检测和识别太阳轮廓，并根据所述太阳轮廓计算得到太阳质心的像素平面坐标[u,v]^T；

S3.根据所述太阳质心的像素平面坐标，计算得到所述太阳与相机坐标系光轴之间的第一夹角；

S4.获取所述相机坐标系光轴与安装所述相机的载体之间的安装夹角，并根据所述安装夹角、所述第一夹角和所述太阳方位角A_s，获得所述载体的真方位角。

根据本发明的一个方面，步骤S1中，利用太阳高度角H_s、地理纬度φ、太阳赤纬δ计算得到太阳方位角A_s的步骤中，包括：

S11.利用计算日当年1月1日起距所述计算日的天数N，计算所述太阳赤纬δ，其表示为：