一种飞行器前视末制导导航定位方法

摘要

本发明公开了一种飞行器前视导航定位方法，包括两个阶段：远距离导航阶段，首先识别地标形心在实时图中的位置，再结合目标形心与地标形心在大地坐标系下的位置偏差以及当前飞行器成像姿态参数，计算目标形心在实时图中的估计位置，进而计算飞行器的相关位置偏差值，并以目标形心在实时图中的估计位置为中心选取目标搜索区域；距离导航阶段，在目标搜索区域内对目标直接定位，依据直接定位结果计算飞行器的相关位置偏差值。本发明通过目标周边区域的地标识别，达到对目标的间接导航定位，保证了飞行器导航定位的鲁棒性和自适应性，克服了因误差引起的飞行器偏离规划航迹，导致飞行过程中目标不易直接识别而无法导航定位的缺陷。

主权项

1.一种飞行器前视末制导导航定位方法，包括远距离导航阶段和近距离导航阶段，具体为：A远距离导航阶段(A1)识别地标形心在实时图中的位置(X₂，Y₂)；(A2)依据目标形心与地标形心在大地坐标系下的位置偏差(dx，dy)、地标形心在实时图中的位置(X₂，Y₂)和当前飞行器成像姿态参数，计算目标形心在实时图中的估计位置(X₁，Y₁)；(A3)依据目标形心在实时图中的估计位置(X₁，Y₁)和当前飞行器成像姿态参数，计算飞行器的俯仰偏差角度dθ、方位偏差角度和飞行器位置偏差(ΔX，ΔY，ΔZ)；(A4)在实时图中确定目标的搜索区域，搜索区域的中心点位置为(X₁，Y₁)，搜索区域的行数＝目标成像行数Y_s+Δ像素，搜索区域的列数＝目标成像列数X_s+Δ像素，8≤Δ≤12；B近距离导航阶段(B1)目标识别：对于第一帧图像：在远距离识别阶段得到的搜索区域内进行目标直接识别；对于其它帧图像：采用历史帧的目标识别结果指导当前帧图像的目标识别；(B2)依据步骤(B1)得到的目标识别位置和当前飞行器成像姿态参数，计算飞行器的俯仰偏差角度dθ、方位偏差角度和飞行器位置偏差(ΔX，ΔY，ΔZ)；所述步骤(A2)具体为：$Y_1=\frac{\mathrm{ROW}}{2}+\frac{\mathrm{ROW}}{\phi }\times (\arctan \frac{h}{U+\cos \alpha \times \mathrm{dy}-\sin \alpha \times \mathrm{dx}}-\theta )$其中$U=\frac{h}{\tan [\theta +\frac{\phi \times (Y_2-\frac{\mathrm{ROW}}{2})}{\mathrm{ROW}}]},$$V=\frac{h}{\sin [\theta +\frac{\phi \times (Y_2-\frac{\mathrm{ROW}}{2})}{\mathrm{ROW}}]},$R＝V×W，φ为成像仪纵向成像视场角，为成像仪横向成像角，ROW为实时成像行数，COL为实时成像列数，α为成像方位角，θ为成像俯仰角，h为成像高度；所述步骤(A3)具体为：dθ＝φ×(Y₁-ROW/2)/ROW，(ΔX，ΔY，ΔZ)＝(x-x₀，y-y₀，z-z₀)，其中(x′，y′，z′)＝(y₁×sinα-x₁×cosα，-y₁×cosα-x₁×sinα，h)，y₁＝h/tan[θ+φ×(Y₁-ROW/2)/ROW]，(x₀，y₀，z₀)为实际航迹曲线f(x，y，z)到当前飞行器位置点(x′，y′，z′)距离最短的点的位置；所述步骤(A4)中，对于平面目标，目标成像行数Y_s以及目标成像列数X_s的计算公式为：$Y\_s=2\times \frac{\mathrm{ROW}}{\phi }\times (\arctan \frac{h}{\frac{h}{\tan \theta }-\frac{{\mathrm{Width}}^{\prime }}{2}}-\theta )$对于立体目标，目标成像行数Y_s以及目标成像列数X_s的计算公式为：$Y\_s=2\times \frac{\mathrm{ROW}}{\phi }\times [\arctan \frac{h}{\frac{h}{\tan \theta }-\frac{{\mathrm{Width}}^{\prime }}{2}}-\arctan \frac{(h-\mathrm{Height})\times \tan \theta }{h}]$其中Length′＝Width×sinα-Length×cosαWidth′＝Length×sinα-Width×cosα；Length为正北方向下目标的长，Width为正北方向下目标的宽，Height为目标实际高度。