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基于多帧图像同名点的无人机对地定位新方法

兵工学报 2008年第3期29卷 300-304页

作者：余家祥萧德云姜鲁东清华大学信息科学技术学院海军驻西安地区舰炮军事代表室陕西西安710016

基于单张图像的传统无人机对地定位方法的精度较低,不能满足精确打击作战需求,提出一种新的无人机对地定位方法。该方法通过线性化共线条件方程建立摄像机姿态角和焦距迭代计算模型,根据非共线位置拍摄的多帧图像及其至少3个可识别同名... 详细信息

基于单张图像的传统无人机对地定位方法的精度较低,不能满足精确打击作战需求,提出一种新的无人机对地定位方法。该方法通过线性化共线条件方程建立摄像机姿态角和焦距迭代计算模型,根据非共线位置拍摄的多帧图像及其至少3个可识别同名像点坐标迭代计算摄像机姿态角和焦距的精确值,然后利用多摄站前方交会法求取地面目标的三维坐标。该方法不依赖于数字高程模型(DEM)及像片内外方位元素的测量值,消除了传统无人机对地定位方法3个定位误差源中的两个,因此具有较高的定位精度。仿真与真实图像实验计算表明,摄站本身坐标误差的大小是决定对地定位精度的主要因素,当摄站坐标精度为5 m时,对地定位误差约为10 m,远远小于传统方法的定位误差。

关键词：人工智能无人机对地定位数字高程模型前方交会法

GPS用于小区域的几何校正和对地定位的精度分析

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测绘通报 1999年第1期 12-16页

作者：况昶程声通清华大学环境科学与工程系

本文着重分析ＧＰＳ技术用于小区域的几何校正和对地定位的精度，通过理论推导和蒙特卡洛模拟，发现定位误差与图像范围、地控点数目及取点误差的定量关系。此关系表明，在小区域使用ＧＰＳ技术的精度是可以满足的。

关键词： GPS 小区域几何校正对地定位精度分析

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场景辅助的无人机序列图像对地定位方法研究

场景辅助的无人机序列图像对地定位方法研究

作者：李晓雪国防科学技术大学

学位级别：硕士

精确、实时的对地定位一直以来是军事力量发展热点关注的问题。最常用的利用惯导等测角装置获取飞机的姿态信息进行的直接定位方法由于需要地面控制点修正姿态漂移的累积误差,在典型的无人机军事侦察环境中,面对地面的控制信息缺乏、轻... 详细信息

精确、实时的对地定位一直以来是军事力量发展热点关注的问题。最常用的利用惯导等测角装置获取飞机的姿态信息进行的直接定位方法由于需要地面控制点修正姿态漂移的累积误差,在典型的无人机军事侦察环境中,面对地面的控制信息缺乏、轻小的无人机无法搭载高精度姿态测量装置的情况下很难适用。因此,在军事领域利用无人机对地定位任务中,研究基于序列图像分析摆脱地面控制点条件实现实时、高精度的对地定位方法具有重要的意义。通过图像实现对地定位需要首先解决姿态角的获取问题,利用计算机视觉中的双视图几何理论可以由同名图像点满足的基本矩阵恢复摄影时刻摄像机间的相对位置姿态并在相差一个相似变换意义下实现场景重构。在此基础上,只要消去相似变换就可以获得真实场景的三维位置。基于此理论本课题针对实际中不同的场景,重点研究在场景重构的基础上实现对地定位的方法,并对已知高程的情况下研究了高程约束来提高定位精度的定位方法。完成的主要工作包括:首先充分了解了现有的定位方法,针对不同的应用,分析各种定位方法的优缺点,结合本文研究的军事应用背景,介绍了这种基于场景重建的定位方法的特点、技术实现以及研究现状。针对一般场景,不同于传统在无人机上搭载姿态测量装置获得飞机的姿态的手段,本文充分研究了两视图的对极几何关系,研究了常见的7点算法、线性解法、鲁棒解法求解基本矩阵,并对比了计算效果,根据求得的基本矩阵获取摄像机之间的相对位姿关系恢复摄像机矩阵,从而在没有其他的辅助信息条件下仅利用图像上的对应点实现了普通场景的重构。考虑到在真实的无人机侦察环境中,常出现地面起伏较小的大面积区域,可以近似成平面场景。针对这种平面场景本文研究视图间的平面单应,对单应矩阵计算方法、分解理论进行了详细的介绍,基于单应矩阵的分解恢复了摄像机矩阵从而可以利用三角形重构方法实现了平面场景的重构。此外,在无地面控制信息、不安装姿态测量装置的无人机侦察任务中,已知飞机位置信息,且位置信息存在一定误差的影响下,本文研究场景辅助的无人机对地定位方法,分别在上述普通场景和平面场景的重构结果基础上进一步实现对地定位,并利用传统的光束法平差理论对飞机姿态和空间点坐标同时进行了优化,保证了定位精度。为得到高精度的定位结果,本文研究高程约束下的对地定位方法,并在不同噪声影响、不同仿真条件下,对比有无高程约束下实现的定位结果,结果证明利用高程约束可以实现高精度的对地定位。

关键词：无人机序列图像场景重构对地定位高程约束

一种惯性测量单元与相机固联安装下的对地定位方法

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中国激光 2023年第14期50卷 110-117页

作者：陈晨关棒磊尚洋李璋于起峰国防科技大学空天科学学院湖南长沙410073 图像测量与视觉导航湖南省重点实验室湖南长沙410073

运动相机相对位姿估计是基于机载光电平台进行视觉定位的关键技术。在大倾角、小交会角等典型受限观测条件下,相机位姿估计精度易受姿态角误差和像点提取误差的影响,使目标定位精度难以满足应用需求。针对惯性测量单元测量角度随时间发... 详细信息

运动相机相对位姿估计是基于机载光电平台进行视觉定位的关键技术。在大倾角、小交会角等典型受限观测条件下,相机位姿估计精度易受姿态角误差和像点提取误差的影响,使目标定位精度难以满足应用需求。针对惯性测量单元测量角度随时间发生漂移,且惯性测量单元与相机安装关系标定繁琐的问题,提出了一种惯性测量单元与相机固联安装下的对地定位方法,无需标定相机和惯性测量单元之间的安装关系。首先,利用固联安装的惯性测量单元为运动相机提供相对旋转角信息;然后,根据1个相对旋转角和4个同名点估计运动相机的相对位姿;最后,采用投影矩阵交会法线-线交会出目标的空间位置。仿真和飞行实验表明,在典型受限观测条件下,所提方法定位精度优于传统定位方法,具有高精度、高效率、强鲁棒性等优点。

关键词：测量机载光电平台惯性测量单元受限观测条件位姿估计对地定位

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GPS在航天遥感对地定位中的应用

遥感技术与应用 1993年第3期8卷 59-63页

作者：葛之江北京空间飞行器总体设计部 100086

对GPS遥感信息对地定位系统作了简单介绍,然后又从返回式遥感卫星图像的对地定位,实时性强的灾害快速遥感监测系统的重要技术环节及对全球资源、环境研究的技术支持系统等三个方面叙述了GPS航天遥感对地定位系统,并对我国如何发展该系... 详细信息

对GPS遥感信息对地定位系统作了简单介绍,然后又从返回式遥感卫星图像的对地定位,实时性强的灾害快速遥感监测系统的重要技术环节及对全球资源、环境研究的技术支持系统等三个方面叙述了GPS航天遥感对地定位系统,并对我国如何发展该系统提出了几点想法。

关键词：全球定位系统航天遥感对地定位

用改进的准线性平差法实现GPS辅助无人机对地定位

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航空计算技术 2004年第4期34卷 1-4页

作者：邱志强陆宏伟于起峰国防科学技术大学航天与材料工程学院湖南长沙410073

以无人机对地定位为应用背景,在GPS辅助确定机载摄像机光心位置条件下,用改进的准线性平差法从序列图象求解地面目标点的三维位置。首先简要介绍经典平差法和准线性平差法,然后详细阐述了改进的准线性平差法原理、实现步骤,并用仿真数... 详细信息

以无人机对地定位为应用背景,在GPS辅助确定机载摄像机光心位置条件下,用改进的准线性平差法从序列图象求解地面目标点的三维位置。首先简要介绍经典平差法和准线性平差法,然后详细阐述了改进的准线性平差法原理、实现步骤,并用仿真数据和真实图象进行了验证。结果表明,改进的准线性平差法不仅对定位精度有所提高,而且降低了计算量,提高了计算速度。如果运用于GPS辅助无人机获取的图象分析,可实现实时对地定位和基于视觉的导航、着陆等。

关键词：改进的准线性平差序列图象对地定位

CCD推扫成像方式下星载GPS对地定位的模拟试验研究

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武汉测绘科技大学学报 1994年第1期19卷 15-21页

作者：李德仁王树根武汉测绘科技大学航测与遥感系

从理论上分析了利用遥感信息对地动态定位精度问题。用模拟数据推算了ＣＣＤ推扫成像方式下，星载ＧＰＳ天线定位精度对定位的影响；并用同一组试验数据按三种方案（①只用地面控制点而无ＧＰＳ观测值，②只用ＧＰＳ观测值而无地面控制... 详细信息

从理论上分析了利用遥感信息对地动态定位精度问题。用模拟数据推算了ＣＣＤ推扫成像方式下，星载ＧＰＳ天线定位精度对定位的影响；并用同一组试验数据按三种方案（①只用地面控制点而无ＧＰＳ观测值，②只用ＧＰＳ观测值而无地面控制点，③ＧＰＳ观测值加地面控制点）进行了对地定位精度的比较；同时考虑了ＧＰＳ天线中心与ＣＣＤ扫描中心间的转换以及ＧＰＳ观测值所在地心直角坐标系与光束法平差所在局部切面坐标系之间的转换．

关键词： GPS 对地定位成像模拟试验

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无人机对地成像定位方法(英文)

光电工程 2007年第7期34卷 1-7页

作者：余家祥萧德云姜鲁东郭锐清华大学自动化系北京100084 海军驻西安地区舰炮军事代表室陕西西安710016 海军大连舰艇学院舰载武器系辽宁大连116018

为解决基于单张图像的传统无人机对地定位方法的精度不能满足精确打击作战需求的问题,本文提出一种新的无人机对地定位方法。该方法通过线性化共线条件方程建立摄像机姿态角和焦距迭代计算模型,根据非共线位置拍摄的多帧图像及至少3个... 详细信息

为解决基于单张图像的传统无人机对地定位方法的精度不能满足精确打击作战需求的问题,本文提出一种新的无人机对地定位方法。该方法通过线性化共线条件方程建立摄像机姿态角和焦距迭代计算模型,根据非共线位置拍摄的多帧图像及至少3个可识别同名像点坐标迭代计算摄像机姿态角和焦距的精确值,然后利用多摄站前方交会法求取地面目标的三维坐标。该方法不依赖于数字高程模型(DEM)及像片内外方位元素的测量值,消除了传统无人机对地定位方法三个定位误差源中的两个,因此具有较高的定位精度。仿真与真实图像实验计算表明:摄站本身坐标误差的大小是决定对地定位精度的主要因素,当采用DGPS定位摄站时,可以获得很高的目标定位精度。

关键词：对地定位同名点数字高程模型无人机

无人机对地目标多帧融合定位与误差收敛特性分析

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国防科技大学学报 2021年第2期43卷 66-73页

作者：鲁亚飞吴岸平陈清阳国防科技大学空天科学学院湖南长沙410073 中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所四川绵阳621000

对地目标高精度定位是无人机开展目标侦察、火力引导、效能评估等的重要前提,然而无人机对地目标定位精度受到误差因素多、传递链长等因素的制约。采用基于卡尔曼滤波的图像多帧配准对地面目标定位的方法,通过融合无人机获取的多帧目标... 详细信息

对地目标高精度定位是无人机开展目标侦察、火力引导、效能评估等的重要前提,然而无人机对地目标定位精度受到误差因素多、传递链长等因素的制约。采用基于卡尔曼滤波的图像多帧配准对地面目标定位的方法,通过融合无人机获取的多帧目标图像,基于卡尔曼滤波方法,研究无人机对地目标高精度融合定位方法,并引入蒙特卡洛法进行仿真,分析基于卡尔曼滤波法多帧融合定位的误差收敛性、大小和分布,分析观测间隔、视线俯仰角等对误差收敛性的影响,形成若干提高定位精度的建议。

关键词：无人机对地定位卡尔曼滤波误差收敛性