[发明专利]一种基于多无人机编队的航拍相机姿态外部动态标定以及测绘方法

权利要求书

1.一种基于多无人机编队的航拍相机姿态外部动态标定以及测绘方法，其特征在于，标定方法是由动态飞行无人机协作编队标定系统实现的，标定系统包括一架主无人机和三架以上协作无人机；标定以及测绘方法具体如下：

步骤一、对主无人机和协作无人机进行合理编队和航迹规划，确保协作无人机全部处在主无人机拍摄的图像范围内，并与主无人机构成一定的空间几何关系；多架协作无人机的全局绝对坐标信息对应着多机实际空间几何关系；各个无人机时间同步，坐标实时同步共享；

步骤二、主无人机和协作无人机保持队形和高度不变，同步按照规划的航迹飞行，主无人机在需要测绘的坐标点对协作无人机和测绘区域拍摄；

步骤三、拍摄完成后，将多架协作无人机在主无人机相机拍摄的图像中的像素位置信息及其全局绝对坐标信息相结合获得主无人机相机的姿态视角；即首先识别多架协作无人机在主无人机相机图像中的像素位置信息以确定相机视角中多机几何关系，其次基于多架协作无人机的全局绝对坐标信息以确定多机实际空间几何关系，然后利用上述两个几何关系的投影变换关系反演计算出主无人机相机的姿态视角，所述的姿态视角包括俯仰角、横滚角和偏航角；

步骤四、在采集到的主机相机的拍摄图像中，利用协作无人机在主无人机相机图像中的像素位置信息以及其全局定位坐标，结合主机相机的全局坐标以及步骤三所确定的姿态视角，通过对图像各像素点进行旋转正射投影处理，反演出该图像中除了协作无人机像素点之外的像素点对应的全局绝对坐标信息，从而完成对于原始图像的处理；

步骤五、结合航拍数据的全局绝对坐标数据，将多无人机编队、多帧航拍测绘反演后的正射投影图像数据拼接，形成全局绝对坐标系下的完整图像信息和坐标一致性映射数据。

2.根据权利要求1所述的一种基于多无人机编队的航拍相机姿态外部动态标定以及测绘方法，其特征在于，所述的无人机均为四旋翼无人机。

3.根据权利要求1所述的一种基于多无人机编队的航拍相机姿态外部动态标定以及测绘方法，其特征在于，四旋翼无人机包括机体碳纤维支架、电机、碳纤维螺旋桨叶片、可充电锂电池、无线数传通信模块、GPS模块、Pixhawk飞控模块和firefly相机云台。

4.根据权利要求3所述的一种基于多无人机编队的航拍相机姿态外部动态标定以及测绘方法，其特征在于，所述无线数传通信模块的功能：无人机实时传送航拍图、航拍图的GPS信息、无人机的姿态数据；无人机间数据共享，以保持阵型。

5.根据权利要求3所述的一种基于多无人机编队的航拍相机姿态外部动态标定以及测绘方法，其特征在于，所述GPS模块的功能：通过GPS确定无人机及载荷位置和姿态数据。

6.根据权利要求3所述的一种基于多无人机编队的航拍相机姿态外部动态标定以及测绘方法，其特征在于，所述Pixhawk飞控模块的功能：自动保持飞机的正常飞行姿态。

7.根据权利要求3所述的一种基于多无人机编队的航拍相机姿态外部动态标定以及测绘方法，其特征在于，所述firefly相机云台的功能：平衡与稳定相机，可调整相机俯仰角度。