【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及红外探测，具体地，涉及一种基于无人机组的目标红外辐射高精度测量方法及系统。
技术介绍
1、红外辐射测量技术是一种高效获取目标辐射数据的试验方法，其基本原理是通过红外成像技术将目标红外辐射信息进行光电转换并存储为灰度图像信号，依据红外探测系统的辐射标定函数将灰度信号映射为目标的红外辐射强度，作为一种被动测量方法，具有不受目标限制且实时性强的特点。
2、传统测量方法所获得的目标红外辐射数据叠加了大气路径传输对目标真实红外辐射的衰减效应及大气自身辐射；大气传输效应是指目标和探测器之间直线距离的函数。此外，基于单个探测器的红外辐射测量方法只能对目标定向而无法实现测距。
3、在公开号为cn107677375a的中国专利文献中，公开了一种红外辐射测量系统定标装置及定标方法，包括：通过考虑定标辐射源表面反射的环境辐射、系统内部杂散辐射和探测器固定输出，将线性辐射定标模型细分，并使用本专利技术的定标装置模拟控制环境温度，在两个不同的环境温度时，分别采集两个定标温度点辐射源的定标图像，通过数据处理实现辐射定标模型中参数的确定，实现非黑体定标。但该专利文献只避免了红外辐射测量系统定标对黑体的依赖，有限的降低了成本，依旧不能实现目标距离和红外辐射的高精度测量，因此无法解决上述问题。
技术实现思路
1、针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种基于无人机组的目标红外辐射高精度测量方法及系统。
2、根据本专利技术提供的一种基于无人机组的目标红外辐射高精
3、步骤s1：建立无人机组探测系统坐标系，采集系统参数；
4、所述坐标系包括地面固定坐标系、无人机探测平台坐标系和探测器坐标系；所述参数包括角度参数；
5、步骤s2：计算得到目标空间位置坐标和距离；
6、步骤s3：计算得到目标红外辐射特征参数，反演后得出最终结果。
7、优选的，所述角度参数包括无人机组上探测平台的方位角、俯仰角和滚动角及成像系统的方位角和俯仰角；通过坐标系变换将像平面上目标点像素位置转换到固定坐标系下的目标像单位向量，建立固定坐标系下目标点与探测器之间的直线方程组；联立所述直线方程组，解算得到目标空间位置坐标t(x，y，z)及目标与无人机之间的距离r。
8、优选的，所述目标点像素位置(u，v)在像平面坐标系下的位置为(xu，yu)：
9、xu＝(u-u0)·δx，yu＝(v-v0)·δy；
10、其中，(u0，v0)为图像(0，0)点在像平面坐标系中的位置，δx为探测器横向像元尺寸，δy为纵向像元尺寸；目标像单位向量在探测器坐标系中的坐标it为：
11、
12、其中，fc为光学系统焦距；目标像单位向量在地面坐标系中的坐标ie为：
13、ie＝q2q1it；
14、
15、
16、其中，λ为探测平台方位角，θ为俯仰角，κ为滚动角，α为成像方位角，β为成像俯仰角。
17、优选的，所述直线方程组为：
18、
19、其中，目标像单位向量为(xe，ye，ze)；第一个无人机的空间坐标为(x01，y01，z01)；第二个无人机的空间坐标为(x02，y02，z02)；
20、所述目标空间位置坐标点t(x，y，z)到直线l1和l2的距离之和最短，且目标到无人机的距离r为：
21、
22、其中，ot为光心，(x0，y0，z0)为无人机的空间坐标。
23、优选的，所述步骤s3反演目标红外辐射，根据当地大气条件得到目标与无人机之间的距离r对应的大气透过率；根据探测器成像面各像素点上的灰度、探测器红外标定系数和成像系统光学参数计算目标处红外辐射。
24、优选的，所述步骤s3中，目标占据n个像素位置处对应的照度ea为：
25、
26、其中，li为目标i像素对应的入瞳辐射亮度，α0β0为单元探测器的视场角；
27、目标辐射在探测器物镜前的入射辐照度et为：
28、
29、其中j为目标表面辐射强度，τ为当前大气条件下目标到无人机距离r时大气透过率；
30、路径辐射在探测器物镜前的入射辐照度eb为:
31、eb＝lr,0·α'β'＝lr,0·nα0β0；
32、其中，lr,0为探测器到目标之间经路径传输后的辐亮度，目标对探测器的视场张角为α'β'；由于
33、ea＝et+eb；
34、因此
35、
36、其中，hi为目标像素点处的灰度，hb为背景像素点处的灰度；
37、红外探测器标定原理为：
38、li＝(hi-b)/g；
39、其中，g为探测器标定响应度，b为内部噪声；
40、单元探测器视场角α0β0＝ad/fc2；
41、其中，ad为单元探测器面积，fc为光学系统焦距；
42、则目标红外辐射强度j为：
43、
44、优选的，所述目标与无人机之间的距离基于无人机组双站交叉定位技术实时解算；将所述距离作为大气衰减及路径红外辐射传输效应的计算输入，依据红外探测系统的辐射标定函数反演目标的红外辐射特征，精确获取目标红外辐射能量数据。
45、根据本专利技术提供的一种基于无人机组的目标红外辐射高精度测量系统，包括：
46、模块m1：建立无人机组探测系统坐标系，采集系统参数；
47、所述坐标系包括地面固定坐标系、无人机探测平台坐标系和探测器坐标系；所述参数包括角度参数；
48、模块m2：计算得到目标空间位置坐标和距离；
49、模块m3：计算得到目标红外辐射特征参数，反演后得出最终结果。
50、优选的，所述角度参数包括无人机组上探测平台的方位角、俯仰角和滚动角及成像系统的方位角和俯仰角；通过坐标系变换将像平面上目标点像素位置转换到固定坐标系下的目标像单位向量，建立固定坐标系下目标点与探测器之间的直线方程组；联立所述直线方程组，解算得到目标空间位置坐标t(x，y，z)及目标与无人机之间的距离r。
51、优选的，所述目标点像素位置(u，v)在像平面坐标系下的位置为(xu，yu)：
52、xu＝(u-u0)·δx，yu＝(v-v0)·δy；
53、其中，(u0，v0)为图像(0，0)点在像平面坐标系中的位置，δx为探测器横向像元尺寸，δy为纵向像元尺寸；目标像单位向量在探测器坐标系中的坐标it为：
54、
55、其中，fc为光学系统焦距；目标像单位向量在地面坐标系中的坐标ie为：
56、ie＝q2q1it；
57、
58、
59、其中，λ为探测平台方位角，θ为俯仰角，κ为滚动角，α为成像方位角，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于无人机组的目标红外辐射高精度测量方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于无人机组的目标红外辐射高精度测量方法，其特征在于，所述角度参数包括无人机组上探测平台的方位角、俯仰角和滚动角及成像系统的方位角和俯仰角；通过坐标系变换将像平面上目标点像素位置转换到固定坐标系下的目标像单位向量，建立固定坐标系下目标点与探测器之间的直线方程组；联立所述直线方程组，解算得到目标空间位置坐标T(x，y，z)及目标与无人机之间的距离R。
3.根据权利要求2所述的一种基于无人机组的目标红外辐射高精度测量方法，其特征在于，所述目标点像素位置(u，v)在像平面坐标系下的位置为(xu，yu)：
4.根据权利要求2所述的一种基于无人机组的目标红外辐射高精度测量方法，其特征在于，所述直线方程组为：
5.根据权利要求2所述的一种基于无人机组的目标红外辐射高精度测量方法，其特征在于，所述步骤S3反演目标红外辐射，根据当地大气条件得到目标与无人机之间的距离R对应的大气透过率；根据探测器成像面各像素点上的灰度、探测器红外标定系数和成像系统光学参
6.根据权利要求5所述的一种基于无人机组的目标红外辐射高精度测量方法，其特征在于，所述步骤S3中，目标占据n个像素位置处对应的照度EA为：
7.根据权利要求2所述的一种基于无人机组的目标红外辐射高精度测量方法，其特征在于，所述目标与无人机之间的距离基于无人机组双站交叉定位技术实时解算；将所述距离作为大气衰减及路径红外辐射传输效应的计算输入，依据红外探测系统的辐射标定函数反演目标的红外辐射特征，精确获取目标红外辐射能量数据。
8.一种基于无人机组的目标红外辐射高精度测量系统，其特征在于，包括：
9.根据权利要求8所述的一种基于无人机组的目标红外辐射高精度测量系统，其特征在于，所述角度参数包括无人机组上探测平台的方位角、俯仰角和滚动角及成像系统的方位角和俯仰角；通过坐标系变换将像平面上目标点像素位置转换到固定坐标系下的目标像单位向量，建立固定坐标系下目标点与探测器之间的直线方程组；联立所述直线方程组，解算得到目标空间位置坐标T(x，y，z)及目标与无人机之间的距离R。
10.根据权利要求9所述的一种基于无人机组的目标红外辐射高精度测量系统，其特征在于，所述目标点像素位置(u，v)在像平面坐标系下的位置为(xu，yu)：
...【技术特征摘要】
1.一种基于无人机组的目标红外辐射高精度测量方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于无人机组的目标红外辐射高精度测量方法，其特征在于，所述角度参数包括无人机组上探测平台的方位角、俯仰角和滚动角及成像系统的方位角和俯仰角；通过坐标系变换将像平面上目标点像素位置转换到固定坐标系下的目标像单位向量，建立固定坐标系下目标点与探测器之间的直线方程组；联立所述直线方程组，解算得到目标空间位置坐标t(x，y，z)及目标与无人机之间的距离r。
3.根据权利要求2所述的一种基于无人机组的目标红外辐射高精度测量方法，其特征在于，所述目标点像素位置(u，v)在像平面坐标系下的位置为(xu，yu)：
4.根据权利要求2所述的一种基于无人机组的目标红外辐射高精度测量方法，其特征在于，所述直线方程组为：
5.根据权利要求2所述的一种基于无人机组的目标红外辐射高精度测量方法，其特征在于，所述步骤s3反演目标红外辐射，根据当地大气条件得到目标与无人机之间的距离r对应的大气透过率；根据探测器成像面各像素点上的灰度、探测器红外标定系数和成像系统光学参数计算目标处红外辐射。
6.根据权利要求5所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：王安振，顾一凡，杨贝尔，赵冰青，廖欣，唐善军，
申请(专利权)人：上海机电工程研究所，
类型：发明
国别省市：
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