姿态估计装置、姿态估计方法和观测系统制造方法及图纸

姿态估计装置(30)具有：数据取得部(32)，其取得观测数据；测距点坐标计算部(33A)，其使用测位数据、测距数据、实际姿态数据和表示飞行体的姿态的未知参数的估计值，计算测地坐标系下的测距点的测地坐标；图像坐标计算部(33B)，其对测地坐标实施从测地坐标系到图像坐标系的投影转换，计算投影点坐标；图像匹配部(34)，其执行从摄像图像组选择出的第1摄像图像与第2摄像图像之间的图像匹配，检测第1摄像图像中出现的该测距点的图像坐标；以及姿态估计部(35)，其对估计值进行校正，以使投影点坐标与图像坐标之间的差分的大小变小。

Attitude Estimation Device, Attitude Estimation Method and Observation System

The attitude estimation device (30) has: a data acquisition unit (32), which obtains observation data; a ranging point coordinate calculation unit (33A), which calculates the geodesic coordinates of ranging points in geodesic coordinate system by using the location data, ranging data, actual attitude data and the estimated values of unknown parameters representing the attitude of the flying body; and an image coordinate calculation unit (33B), which implements the geodesic coordinates from the geodesic coordinate system. The projection conversion to the image coordinate system calculates the coordinates of the projection points; the image matching unit (34), which performs the image matching between the first and second image selected from the image group, detects the image coordinates of the ranging point appearing in the first image; and the attitude estimation unit (35), which corrects the estimated values so as to make the coordinates of the projection points between the image coordinates and the coordinates of the projection points. The difference becomes smaller.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】姿态估计装置、姿态估计方法和观测系统
本专利技术涉及估计搭载有观测设备的航空器等飞行体的飞行姿态的技术。
技术介绍
为了从上空进行地表或构造物等地物(位于地面上的物体)的测量或调查，有时使用搭载有摄像机和激光测距仪等观测设备的飞行体。使用这种飞行体的测量系统例如公开在专利文献1(日本特开2014-145762号公报)中。在航空激光测量的情况下，需要取得飞行体的当前位置的技术和检测飞行体的飞行姿态(例如滚动方向、俯仰方向、偏航方向的角度)的技术。例如，能够使用GNSS(GlobalNavigationSatelliteSystem：全球导航卫星系统)装置取得飞行体的当前位置。GNSS装置能够在搭载于飞行体的状态下按照一定周期从GNSS卫星接收电波，对该接收电波进行分析，检测该飞行体的当前位置。并且，能够使用惯性计测装置(InertialMeasurementUnit：IMU)检测飞行体的飞行姿态。但是，IMU非常昂贵，而且其搬运存在一定的限制，其处理需要注意，因此，存在能够搭载IMU的飞行体的种类受到限定这样的课题。在构成为维持较高测定精度的IMU的情况下，其重量比较重(例如4kg～2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种姿态估计装置，其与观测装置协作进行动作，该观测装置包含输出表示测地坐标系下的飞行体的位置的测位数据的测位部、计测从所述飞行体到地面的测距点的距离和相对于该测距点的角度方向并输出测距数据的测距部、在搭载于所述飞行体的状态下从多个摄像位置拍摄该测距点并输出摄像图像组的摄像部、以及检测以重力方向为基准的该飞行体的姿态并输出实际姿态数据的姿态传感器，其特征在于，所述姿态估计装置具有：数据取得部，其从所述观测装置取得所述测位数据、所述测距数据、所述实际姿态数据和所述摄像图像组；测距点坐标计算部，其使用所述测位数据、所述测距数据、所述实际姿态数据和表示所述飞行体的姿态的未知参数的估计值，计算表示所...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种姿态估计装置，其与观测装置协作进行动作，该观测装置包含输出表示测地坐标系下的飞行体的位置的测位数据的测位部、计测从所述飞行体到地面的测距点的距离和相对于该测距点的角度方向并输出测距数据的测距部、在搭载于所述飞行体的状态下从多个摄像位置拍摄该测距点并输出摄像图像组的摄像部、以及检测以重力方向为基准的该飞行体的姿态并输出实际姿态数据的姿态传感器，其特征在于，所述姿态估计装置具有：数据取得部，其从所述观测装置取得所述测位数据、所述测距数据、所述实际姿态数据和所述摄像图像组；测距点坐标计算部，其使用所述测位数据、所述测距数据、所述实际姿态数据和表示所述飞行体的姿态的未知参数的估计值，计算表示所述测地坐标系下的该测距点的位置的测地坐标；图像坐标计算部，其对所述测地坐标实施从所述测地坐标系到图像坐标系的投影转换，计算投影点坐标；图像匹配部，其执行从所述摄像图像组选择出的第1摄像图像与第2摄像图像之间的图像匹配，检测所述第1摄像图像中出现的该测距点的图像坐标；以及姿态估计部，其对所述估计值进行校正，以使所述投影点坐标与所述图像坐标之间的差分的大小变小。2.根据权利要求1所述的姿态估计装置，其特征在于，所述测距点坐标计算部、所述图像坐标计算部、所述图像匹配部和所述姿态估计部根据非线性最小二乘法，反复执行计算所述测地坐标的处理、计算所述投影点坐标的处理、检测所述图像坐标的处理和校正所述估计值的处理。3.根据权利要求2所述的姿态估计装置，其特征在于，所述第1摄像图像和所述第2摄像图像是在相互不同的第1摄像时刻和第2摄像时刻分别拍摄到的图像。4.根据权利要求3所述的姿态估计装置，其特征在于，所述摄像部具有配置在相互不同的位置的第1摄像部和第2摄像部，所述第1摄像部输出所述第1摄像图像，所述第2摄像部输出所述第2摄像图像。5.根据权利要求1所述的姿态估计装置，其特征在于，所述测位部从构成全球导航卫星系统的多个卫星接收导航信号，对该导航信号进行分析，生成所述测位数据。6.根据权利要求1所述的姿态估计装置，其特征在于，所述测距部对所述测距点照射激光束，从所述测距点接收反射激光束，测定所述距离和所述角度方向。7.一种观测系统，其特征在于，所述观测系统具有：观测装置，其包含输出表示测地坐标系下的飞行体的位置的测位数据的测位部、计测从所述飞行体到地面的测距点的距离和相对于该测距点的角度方向并输出测距数据的测距部、在搭载于所述飞行体的状态下从多个摄像位置拍摄该测距点并输出摄像图像组的摄像部、以及检测以重力方向为基准的该飞行体的姿态并输出实际姿态数据的姿态传感器；以及姿态估计装置，其与所述观测装置协作进行动作，所述姿态估计装置包含：数据取得部，其从所述观测装置取得所述测位数据、所述测距数据、所述实际姿态数据和所述摄像图像组；测距点坐标计算部，其使用所述测位数据、所述测距数据、所述实际姿态数据和表示所述飞行体的姿态的未知参数的估计值，计算表示所述测地坐标系下的该测距点的位置的测地坐标；图像坐标计算部，其对所述测地坐标实施从所述测地坐标系到图像坐标系的投影转换，计算投影点坐标；图像匹配部，其执行从所述摄像图像组选择出的第1摄像图像与第2摄像图像之间的图像匹配，检测所述第1摄像图像中出现的该测距点的图像坐标；以及姿态估计部，其对所述估计值进行校正，以使所述投影点坐标与所述图像坐标之间的差分的大小变小。8.根据权利要求7所述的观测系统，其特征在于，所述测距点坐标计算部、所述图像坐标计算部、所述图像匹配部和姿态估计部根据非线性最小二乘法，反复执行计算所述测地坐标的处理、计算所述投影点坐标的处理、检测...

【专利技术属性】
技术研发人员：日野百代，前原秀明，平谦二，加藤纯雄，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP