【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于无人机飞行控制，更具体地，涉及一种无人机姿态角计算方法、电子设备、存储介质及装置。
技术介绍
1、太阳能无人机依靠铺设在机翼表面的太阳能电池阵列发电获取能量，通过太阳能电池阵在太阳辐射下的光电转化实现功率输出。这种能量获取方式使得该无人机可实现连续昼夜飞行，且轻质化、大展弦比设计，能够使该无人机在平流层飞行(飞行高度20km～30km)。
2、姿态角作为无人机控制回路中重要信息，其测量的有效性及测量精度的高低，直接影响飞行任务的执行甚至平台飞行安全。现今无人机较为常用的姿态角测量方式来源于光纤惯导或激光惯导，其原理分别为sagnac效应和激光束特性，通过惯性条件下的光程时间差计算角速率，积分获得姿态角。作为无人机中重要设备，惯导的失效将直接导致无人机自动控制的失效，带来无人机操纵性能下降，严重时甚至造成无人机失控坠毁。为提高姿态信息冗余，大型无人机通常会采用配置2台甚至3台惯导设备的方式，通过增加导航系统余度来提高平台整体的可靠性。针对太阳能无人机，利用现有机载传感器信息构建不同原理体制下的异构冗余，增加姿态角信息余度，对提高无人机生存能力有至关重要的影响。
3、公开于本专利技术
技术介绍
部分的信息仅仅旨在加深对本专利技术的一般
技术介绍
的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提出一种无人机姿态角计算方法、电子设备、存储介质及装置，实现利用图像计算姿态角，提高了姿
2、为实现上述目的，本专利技术提出了一种无人机姿态角计算方法、电子设备、存储介质及装置。
3、根据本专利技术的第一方面，提出了一种无人机姿态角计算方法，包括：
4、获取无人机前视/后视图像；
5、基于所述前视/后视图像提取图像边缘点；
6、基于所述图像边缘点生成天际线/海天线曲线；
7、基于所述天际线/海天线曲线计算所述无人机的滚转角和俯仰角。
8、可选地，所述基于所述前视/后视图像提取图像边缘点包括：
9、基于高斯滤波对所述前视/后视图像图像进行平滑处理，得到灰度图像；
10、对所述灰度图像进行灰度幅值检测，提取灰度变化梯度极大值点；
11、所述极大值点为图像边缘点。
12、可选地，所述基于所述图像边缘点生成天际线/海天线曲线包括：
13、提取处于连续直线上的所述图像边缘点，拟合所有提取的所述图像边缘点生成所述天际线/海天线曲线。
14、可选地，计算所述滚转角包括：
15、基于地球曲率分别生成所述天际线/海天线曲线两端的第一外切线和第二外切线；
16、基于所述第一外切线、所述第二外切线和所述第一外切线与所述第二外切线的交点得到第一内角；
17、基于所述交点生成所述第一内角的等角度分割线；
18、基于所述等角度分割线与包含所述交点的纵轴得到第二内角；
19、计算所述第二内角的数值，所述数值为所述滚转角的数值；
20、基于所述前视/后视图像以及所述第二内角相对于所述纵轴的位置确定所述滚转角的极性。
21、可选地，所述俯仰角的计算表达式为：
22、
23、其中，l1为拍摄设备镜头光轴相交于地球边缘的交点到拍摄设备镜头上视场边界的垂直距离，l2为拍摄设备镜头下视场边界到拍摄设备镜头光轴相交于地球边缘的交点的垂直距离，α为拍摄设备镜头的视场角度，θ为无人机俯仰角的数值，h1为前视/后视图像中天际线/海天线曲线的顶点到前视/后视图像上边界的垂直距离，h2为前视/后视图像中天际线/海天线曲线的顶点到前视/后视图像下边界的垂直距离，δ为拍摄设备的镜头光轴相交于地球边缘的交点与地心点、拍摄设备位置点形成的夹角，re为地球半径，h为无人机的飞行高度。
24、可选地，将所述天际线/海天线曲线与相同飞行高度所述无人机以0°俯仰角飞行时对应的天际线/海天线曲线进行对比，并基于所述前视/后视图像确定所述俯仰角的极性。
25、可选地，基于第一拍摄设备拍摄所述前视图像，基于第二拍摄设备拍摄所述后视图像；
26、所述第一拍摄设备和所述第二拍摄设备安装于所述无人机，且平行于所述无人机机身纵轴；
27、所述第一拍摄设备和所述第二拍摄设备处于同一水平面，且互为180°；
28、所述第一拍摄设备的镜头光轴与所述无人机的机体坐标系的x轴方向相同，所述第二拍摄设备的镜头光轴与所述无人机的机体坐标系的x轴方向相反。
29、根据本专利技术的第二方面，提出了一种无人机姿态角计算装置，包括：
30、获取模块，用于获取无人机前视/后视图像；
31、提取模块，用于基于所述前视/后视图像提取图像边缘点；
32、生成模块，用于基于所述图像边缘点生成天际线/海天线曲线；
33、计算模块，用于基于所述天际线/海天线曲线计算所述无人机的滚转角和俯仰角。
34、根据本专利技术的第三方面，提出了一种电子设备，所述电子设备包括：
35、至少一个处理器；以及，
36、与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
37、所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行第一方面任一所述的无人机姿态角计算方法。
38、根据本专利技术的第四方面，提出了一种非暂态计算机可读存储介质，该非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，该计算机指令用于使计算机执行第一方面任一所述的无人机姿态角计算方法。
39、本专利技术的有益效果在于：本专利技术通过获取无人机前视和后视图像，避免拍摄设备在白天飞行时因太阳在拍摄设备的镜头视场内导致曝光，致使拍摄图像无法使用或者天际线特征提取效果下降；本专利技术的无人机飞行在平流层，飞行高度高，基本不受云层遮挡等天气的影响，相比低空拍摄拍摄天际线/海天线，地球曲率变化不明显这一问题，无人机白天在20km-30km高度飞行，可拍摄出地球曲率轮廓，为图像提取边缘后计算视场俯仰角和滚转角提供依据；通过提取前视和后视图像中图像边缘点进而生成天际线/海天线曲线，根据天际线/海天线曲线计算无人机的滚转角和俯仰角；本专利技术利用图像计算无人机的姿态角，提高了姿态信息冗余，在惯导姿态数据无效情况下能够确保无人机安全飞行。
40、本专利技术的系统具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本专利技术的特定原理。
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1.一种无人机姿态角计算方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的无人机姿态角计算方法，其特征在于，所述基于所述前视/后视图像提取图像边缘点包括：
3.根据权利要求1所述的无人机姿态角计算方法，其特征在于，所述基于所述图像边缘点生成天际线/海天线曲线包括：
4.根据权利要求1所述的无人机姿态角计算方法，其特征在于，计算所述滚转角包括：
5.根据权利要求1所述的无人机姿态角计算方法，其特征在于，所述俯仰角的计算表达式为：
6.根据权利要求1所述的无人机姿态角计算方法，其特征在于，将所述天际线/海天线曲线与相同飞行高度所述无人机以0°俯仰角飞行时对应的天际线/海天线曲线进行对比，并基于所述前视/后视图像确定所述俯仰角的极性。
7.根据权利要求1所述的无人机姿态角计算方法，其特征在于，基于第一拍摄设备拍摄所述前视图像，基于第二拍摄设备拍摄所述后视图像；
8.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：
9.一种非暂态计算机可读存储介质，其特征在于，该非暂态计算机可读存储介质存储计算机
10.一种无人机姿态角计算装置，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种无人机姿态角计算方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的无人机姿态角计算方法，其特征在于，所述基于所述前视/后视图像提取图像边缘点包括：
3.根据权利要求1所述的无人机姿态角计算方法，其特征在于，所述基于所述图像边缘点生成天际线/海天线曲线包括：
4.根据权利要求1所述的无人机姿态角计算方法，其特征在于，计算所述滚转角包括：
5.根据权利要求1所述的无人机姿态角计算方法，其特征在于，所述俯仰角的计算表达式为：
6.根据权利要求1所述的无人机姿态角计算方法，其特征在于，将所述天际线/海天线...
【专利技术属性】
技术研发人员：邹宇翔，杨奇珂，周圣禄，宋璟，王晓东，
申请(专利权)人：中国航天空气动力技术研究院，
类型：发明
国别省市：
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