場景輔助的無人機(jī)序列圖像對地定位方法研究.pdf

1、精確、實(shí)時(shí)的對地定位一直以來是軍事力量發(fā)展熱點(diǎn)關(guān)注的問題。最常用的利用慣導(dǎo)等測角裝置獲取飛機(jī)的姿態(tài)信息進(jìn)行的直接定位方法由于需要地面控制點(diǎn)修正姿態(tài)漂移的累積誤差，在典型的無人機(jī)軍事偵察環(huán)境中，面對地面的控制信息缺乏、輕小的無人機(jī)無法搭載高精度姿態(tài)測量裝置的情況下很難適用。因此，在軍事領(lǐng)域利用無人機(jī)對地定位任務(wù)中，研究基于序列圖像分析擺脫地面控制點(diǎn)條件實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、高精度的對地定位方法具有重要的意義。
　　通過圖像實(shí)現(xiàn)對地定位需要首先解

2、決姿態(tài)角的獲取問題，利用計(jì)算機(jī)視覺中的雙視圖幾何理論可以由同名圖像點(diǎn)滿足的基本矩陣恢復(fù)攝影時(shí)刻攝像機(jī)間的相對位置姿態(tài)并在相差一個(gè)相似變換意義下實(shí)現(xiàn)場景重構(gòu)。在此基礎(chǔ)上，只要消去相似變換就可以獲得真實(shí)場景的三維位置。基于此理論本課題針對實(shí)際中不同的場景，重點(diǎn)研究在場景重構(gòu)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)對地定位的方法，并對已知高程的情況下研究了高程約束來提高定位精度的定位方法。完成的主要工作包括：
　　首先充分了解了現(xiàn)有的定位方法，針對不同的應(yīng)用，分析

3、各種定位方法的優(yōu)缺點(diǎn)，結(jié)合本文研究的軍事應(yīng)用背景，介紹了這種基于場景重建的定位方法的特點(diǎn)、技術(shù)實(shí)現(xiàn)以及研究現(xiàn)狀。
　　針對一般場景，不同于傳統(tǒng)在無人機(jī)上搭載姿態(tài)測量裝置獲得飛機(jī)的姿態(tài)的手段，本文充分研究了兩視圖的對極幾何關(guān)系，研究了常見的7點(diǎn)算法、線性解法、魯棒解法求解基本矩陣，并對比了計(jì)算效果，根據(jù)求得的基本矩陣獲取攝像機(jī)之間的相對位姿關(guān)系恢復(fù)攝像機(jī)矩陣，從而在沒有其他的輔助信息條件下僅利用圖像上的對應(yīng)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)了普通場景的重構(gòu)。<

4、br>　　考慮到在真實(shí)的無人機(jī)偵察環(huán)境中，常出現(xiàn)地面起伏較小的大面積區(qū)域，可以近似成平面場景。針對這種平面場景本文研究視圖間的平面單應(yīng)，對單應(yīng)矩陣計(jì)算方法、分解理論進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，基于單應(yīng)矩陣的分解恢復(fù)了攝像機(jī)矩陣從而可以利用三角形重構(gòu)方法實(shí)現(xiàn)了平面場景的重構(gòu)。
　　此外，在無地面控制信息、不安裝姿態(tài)測量裝置的無人機(jī)偵察任務(wù)中，已知飛機(jī)位置信息，且位置信息存在一定誤差的影響下，本文研究場景輔助的無人機(jī)對地定位方法，分別在上述普通