通过无人机地理坐标及其状态计算机载影像坐标系的方法技术

本发明专利技术涉及无人机定位技术领域，尤其为通过无人机地理坐标及其状态计算机载影像坐标系的方法，包括以下步骤：步骤一：无人机地理坐标确定：对无人机拍照时的高度以及拍照时的经纬度数据进行提取并保存，同时对无人机拍照时的运行轨迹进行提取并保存；步骤二：无人机状态确定：对无人机的拍照时的相机视角

【技术实现步骤摘要】
通过无人机地理坐标及其状态计算机载影像坐标系的方法


[0001]本专利技术涉及无人机定位
，具体为通过无人机地理坐标及其状态计算机载影像坐标系的方法
。

技术介绍

[0002]无人机是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机，或者由车载计算机完全地或间歇地自主地操作，无人机在测绘
、
救援
、
电力巡检等方面常常被使用，通过无人机拍摄的影像可以对影像中的实际位置进行精准定位，这样可以提高测绘
、
救援以及电力巡检的效率；
[0003]现有通过无人机影像拍摄的地理坐标位置以及本身的状态计算出的实际坐标的精确程度，受无人机运行状态的影响较大，在无人机运行状态的数据出错时，会导致计算出的实际坐标与真实坐标偏差较大，因此，针对上述问题提出通过无人机地理坐标及其状态计算机载影像坐标系的方法
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供通过无人机地理坐标及其状态计算机载影像坐标系的方法，以解决无人机运行状态的数据出错时，会导致计算出的实际坐标与真实坐标偏差较大的问题
。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]通过无人机地理坐标及其状态计算机载影像坐标系的方法，包括以下步骤：
[0007]步骤一：无人机地理坐标确定：对无人机拍照时的高度以及拍照时的经纬度数据进行提取并保存，同时对无人机拍照时的运行轨迹进行提取并保存；
[0008]步骤二：无人机状态确定：对无人机的拍照时的相机视角
、
无人机拍照设备的屏幕分辨率以及无人机的运行状态的数据进行提取并保存；
[0009]步骤三：数据定义：无人机高度数据定义为：
droneHeight
，无人机经度数据定义为：
droneLat,
无人机纬度数据定义为：
droneLng,
无人机拍照时的运动轨迹
(
即机头朝向
)
数据定义为：
droneHeading,
无人机拍照时的相机视角定义为：
θ
，无人机分辨率定义为：
deviceWidth、deviceHeight
，照片中任意像素点位置定义为：
x、y
，任意像素点对应实地经纬度坐标定义为：
xLng、yLat
；
[0010]步骤四：坐标系计算：首先根据无人机高度和相机视角，计算影响图片对应实地的长度和宽度，接着通过目标像素在照片中相对于照片中心点的归一化位置，最后根据无人机照片拍摄时的位置和机头的方向，解算实地的顶点坐标
。
[0011]优选的，无人机的运动轨迹通过内部安装的
GPS
接收器与全球定位系统
(GPS)
连接实现，具体通过多个卫星信号结合无人机上的惯性测量单元
(IMU)
数据，获取精准的地理坐标，同时运动轨迹数据和地面控制站通信进一步验证，得到无人机运动轨迹数据为数据一，根据无人机影响照片截取时间调取对应时间的无人机数据一，数据一包括照片截取时间的
高度
、
经纬度信息以及无人机机头朝向
。
[0012]优选的，无人机数据一和数据二在使用时需要提取同一时间节点的数据作为计算依据，提取的数据一和数据二在使用前需要进行验证，验证标准依据地面控制站修正数据三，修正数据三为系统库根据此类型无人机飞行数据推导出的虚拟数据，修正数据三为数据一
、
数据二异常参考的数据标准，即计算通过修正数据三代替数据一
、
数据二进行使用，其中修正数据三主要对无人机拍照时的相机视角进行修正，修正以无人机风力传感器以及飞行参数作为依据
。
[0013]优选的，无人机运行过程中的运行数据通过无人机电脑板进行实时记录，记录的数据通过信号发射器实时传导给地面控制台，地面控制台对此部分信息与无人机型号信息
、
运行参数信息进行对比分析并记录为数据二，数据二包括无人机拍照时的相机视角
、
无人机的拍照设备的屏幕分辨率
、
无人机受建筑物
、
电磁干扰的情况
、
以及无人机的运行状态和倾斜程度
。
[0014]优选的，计算影响图片对应实地的长度和宽度分别定义为：
Height1、Width1
，计算影响图片对应实地的长度和宽度的公式为：
[0015]Width1
＝
droneHeight*tan(
θ
/2),
[0016]Height1
＝
deviceHeight*droneHeight*tan(
θ
/2)/deviceWidth。
[0017]优选的，目标像素在照片中相对于照片中心点的归一化位置定义为：
tmpX、tmpY
，
[0018]目标像素在照片中相对于照片中心点的归一化位置的公式为：
[0019]tmpX
＝
droneHeight*2/Width1
，
[0020]tmpY
＝
y/x*tmpX。
[0021]优选的，根据无人机照片拍摄时的位置和机头的方向，解算实地的顶点坐标的公式为：
[0022]xLng
＝
droneLng+(tmpX*cos(droneHeading)
‑
tmpY*sin(droneHeading))*M_TO_LAT
，
[0023]yLat
＝
droneLat+(tmpY*cos(droneHeading)
‑
tmpX*sin(droneHeading))*M_TO_LAT。
[0024]优选的，通过数据一和数据二计算出数据套入计算公式，计算出实际坐标一，通过数据三套入公式计算出实际坐标二，利用坐标一和坐标二得出实际坐标的范围，在需要对数据进一步进行精准时，将数据一在输入到无人机，使无人机按照数据一再次飞行进行拍照，再次选取在无人机数据一选取节点拍照过程中的数据二，多组数据对比，选取计算出现频率较多的数据作为精准的实际坐标数据
。
[0025]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0026]本专利技术中，利用时间节点选取影像实际坐标的计算数据，其中无人机运行数据通过数据库进行修正，可以对无人机运行状态不稳定时拍摄的数据进行修正，进而可以提高计算出实际数据的精准程度，且计算出的数据通过保存的数据一反向控制无人机再次进行运行拍照，可以对计算出的数据进行验证，进一步的提高了实际坐标计算出的精准程度
。
具体实施方式
[0027]本专利技术提供一种技术方案：
[0028]通过无人机地理坐标及其状态计算机本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
通过无人机地理坐标及其状态计算机载影像坐标系的方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一：无人机地理坐标确定：对无人机拍照时的高度以及拍照时的经纬度数据进行提取并保存，同时对无人机拍照时的运行轨迹进行提取并保存；步骤二：无人机状态确定：对无人机的拍照时的相机视角
、
无人机拍照设备的屏幕分辨率以及无人机的运行状态的数据进行提取并保存；步骤三：数据定义：无人机高度数据定义为：
droneHeight
，无人机经度数据定义为：
droneLat,
无人机纬度数据定义为：
droneLng,
无人机拍照时的运动轨迹
(
即机头朝向
)
数据定义为：
droneHeading,
无人机拍照时的相机视角定义为：
θ
，无人机分辨率定义为：
deviceWidth、deviceHeight
，照片中任意像素点位置定义为：
x、y
，任意像素点对应实地经纬度坐标为：
xLng、yLat
；步骤四：坐标系计算：首先根据无人机高度和相机视角，计算影响图片对应实地的长度和宽度，接着通过目标像素在照片中相对于照片中心点的归一化位置，最后根据无人机照片拍摄时的位置和机头的方向，解算实地的顶点坐标
。2.
根据权利要求1所述的通过无人机地理坐标及其状态计算机载影像坐标系的方法，其特征在于：无人机的运动轨迹通过内部安装的
GPS
接收器与全球定位系统
(GPS)
连接实现，具体通过多个卫星信号结合无人机上的惯性测量单元
(IMU)
数据，获取精准的地理坐标，同时运动轨迹数据和地面控制站通信进一步验证，得到无人机运动轨迹数据为数据一，根据无人机影响照片截取时间调取对应时间的无人机数据一，数据一包括照片截取时间的高度
、
经纬度信息以及无人机机头朝向
。3.
根据权利要求2所述的通过无人机地理坐标及其状态计算机载影像坐标系的方法，其特征在于：无人机数据一和数据二在使用时需要提取同一时间节点的数据作为计算依据，提取的数据一和数据二在使用前需要进行验证，验证标准依据地面控制站修正数据三，修正数据三为系统库根据此类型无人机飞行数据推导出的虚拟数据，修正数据三为数据一
、
数据二异常参考的数据标准，即计算通过修正数据三代替数据一
、
数据二进行使用，其中修正数据三主要对无人机拍照时的相机视角进行修正，修正以无人机风力传感器以及飞行参数作为依据
。4.
根据权利要求2所述的通过无人机地理坐标及其状态计算机载影像坐标系的方法，其特征在于：...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐飛，夏艳峰，方烨超，
申请(专利权)人：南京翼无际网络科技有限公司，
类型：发明
国别省市：