【技术实现步骤摘要】
本申请涉及一种基于图像匹配的线性运动补偿控制方法，属于自动控制领域。
技术介绍
1、在无人机吊舱对特定区域进行侦察时，需要对实时地对角速度进行补偿，以达到将视场稳定在待测区域的目的。在这一过程中，对于轴向速度的解算和吊舱与地面的高度差的估计是关键。其中，轴向速度的解算应用飞机的组合导航系统的信息和吊舱编码器信息就可以完成。而高度差的估计，需要地面海拔这一外部信息的反馈，因此在实际应用中会出现由于地面海拔信息的不准确导致无效的线性运动补偿的问题。
2、现有的线性运动补偿方法中，对高度的估计和写入共有三种方法：1. 在起飞前直接写入高度，这种方法比较便捷，但高度的准确性很难保证；2. 在飞行过程中根据情况手动输入高度，这种方法能保证当前的效果，但在飞行进行下一次的区域侦测时，经常需要进行高度调整，这就让操作变得繁琐且实用性降低；3. 利用激光测距值，通过基于测距的目标定位的方法求出目标高度，以达到准确估计角速度补偿值得目的，但这种方法具有局限性，在很多时候难以得到应用：对于小型吊舱，由于体积和功能的限制没有激光发射器；而对于大中性吊舱，由于在无人机侦察的过程中有时为避免暴露自身，不能进行激光照射。为避免上述方法的问题，亟需研发一种无源的、适用性更强的控制方法，达到高效的线性运动补偿的目的。
技术实现思路
1、本申请的目的在于提供一种基于图像匹配的线性运动补偿控制方法，解决以往方法中因地面海拔估计不准或估计手段无法采用导致的线性运动补偿无效的问题，使得无人机吊舱能够在无源的情
2、为实现上述目的，本申请第一方面提供了一种基于图像匹配的线性运动补偿控制方法，包括：
3、采集实时数据，并设定地面海拔的初始值；
4、基于所述实时数据和所述初始值，通过线性运动补偿算法求出初始平台惯性角速度补偿值，并进行初始线性运动补偿；
5、通过图像匹配算法，计算初始线性运动补偿后相邻两帧图像间的像素偏移量以及对应的偏移角度；
6、以所述偏移角度为观测值和预测值间的差值，以地面海拔的真实值为状态量，通过卡尔曼滤波迭代方式计算得出地面海拔最终的真实值；
7、根据所述地面海拔的真实值，通过线性运动补偿算法计算飞行过程中实时的平台惯性角速度补偿值并进行实时的线性运动补偿。
8、在一种实施方式中，所述采集实时数据包括：
9、采集飞机上组合导航系统的姿态和位置信息以及吊舱编码器的姿态信息。
10、在一种实施方式中，所述通过线性运动补偿算法求出初始平台惯性角速度补偿值包括：
11、根据所述实时数据计算空间方位的轴向速度和空间俯仰的轴向速度；
12、根据所述地面海拔的初始值计算吊舱到视场中心点的距离；
13、根据所述空间方位的轴向速度和空间俯仰的轴向速度以及所述吊舱到视场中心点的距离，通过线性运动补偿算法求出初始平台惯性角速度补偿值。
14、在一种实施方式中，所述根据所述实时数据计算空间方位的轴向速度和空间俯仰的轴向速度包括：
15、利用所述组合导航系统的姿态和位置信息以及所述吊舱编码器的姿态信息计算初始的空间方位角和空间俯仰角；
16、根据所述空间方位角和空间俯仰角得到转换矩阵，通过所述转换矩阵将当前时刻东北天方向的速度转换为空间方位的轴向速度和空间俯仰的轴向速度。
17、在一种实施方式中，所述根据所述地面海拔的初始值计算吊舱到视场中心点的距离包括：
18、根据所述地面海拔的初始值，利用基于地球椭球模型的无源定位算法求出视场中心点的地面经纬高；
19、将当前时刻吊舱的经纬高和所述视场中心点的地面经纬高转换至大地直角坐标系下的坐标，得到吊舱到视场中心点的距离。
20、在一种实施方式中，所述根据所述空间方位的轴向速度和空间俯仰的轴向速度以及所述吊舱到视场中心点的距离，通过线性运动补偿算法求出初始平台惯性角速度补偿值包括：
21、通过以下公式分别计算平台方位的角速度补偿值和平台俯仰的角速度补偿值作为所述初始平台惯性角速度补偿值：
22、
23、
24、其中，表示空间方位的轴向速度，表示空间俯仰的轴向速度，表示吊舱到视场中心点的距离，表示平台方位的角速度补偿值，表示平台俯仰的角速度补偿值。
25、在一种实施方式中，所述计算初始线性运动补偿后相邻两帧图像间的像素偏移量以及对应的偏移角度包括；
26、通过fast图像匹配算法，得到相邻两帧图像间横轴方向和纵轴方向的像素偏移量，其中相邻两帧图像为当前时刻进行线性运动补偿前的图像和进行线性运动补偿后的图像；
27、根据当前时刻的视场角和图像的分辨率，将横轴方向和纵轴方向的像素偏移量转换成平台方位和平台俯仰的偏移角度。
28、在一种实施方式中，所述以所述偏移角度为观测值和预测值间的差值，以地面海拔的真实值为状态量，通过卡尔曼滤波迭代方式计算得出地面海拔最终的真实值包括：
29、通过卡尔曼滤波迭代方式，以偏移角度为观测值与预测值间的差值，以真实地面海拔为状态量，设定初始的误差传递矩阵参数，并不断代入当前时刻的偏移角度，得到状态量逼近真实的地面海拔的真实值。
30、本申请第二方面提供了一种电子设备，包括：存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现上述第一方面或者上述第一方面的任一实施方式中的步骤。
31、本申请第三方面提供了一种计算机可读存储介质，上述计算机可读存储介质存储有计算机程序，上述计算机程序被处理器执行时实现上述第一方面或者上述第一方面的任一实施方式中的步骤。
32、由上可见，本申请提供了一种基于图像匹配的线性运动补偿控制方法，可应用于无人机吊舱控制领域及无人机目标追踪领域，解决以往方法中因地面海拔估计不准或估计手段无法采用导致的线性运动补偿无效的问题，使得无人机吊舱能够在无源的情况下自动快速地估计出准确的地面海拔，以此进行精准的线性运动补偿。
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1.一种基于图像匹配的线性运动补偿控制方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的线性运动补偿控制方法，其特征在于，所述采集实时数据包括：
3.如权利要求2所述的线性运动补偿控制方法，其特征在于，所述通过线性运动补偿算法求出初始平台惯性角速度补偿值包括：
4.如权利要求3所述的线性运动补偿控制方法，其特征在于，所述根据所述实时数据计算空间方位的轴向速度和空间俯仰的轴向速度包括：
5.如权利要求3所述的线性运动补偿控制方法，其特征在于，所述根据所述地面海拔的初始值计算吊舱到视场中心点的距离包括：
6.如权利要求3所述的线性运动补偿控制方法，其特征在于，所述根据所述空间方位的轴向速度和空间俯仰的轴向速度以及所述吊舱到视场中心点的距离，通过线性运动补偿算法求出初始平台惯性角速度补偿值包括：
7.如权利要求1-6任一项所述的线性运动补偿控制方法，其特征在于，所述计算初始线性运动补偿后相邻两帧图像间的像素偏移量以及对应的偏移角度包括；
8.如权利要求7所述的线性运动补偿控制方法，其特征在于，所述以所述偏
9.一种电子设备，包括：存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至8任一项所述方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至8任一项所述方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种基于图像匹配的线性运动补偿控制方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的线性运动补偿控制方法，其特征在于，所述采集实时数据包括：
3.如权利要求2所述的线性运动补偿控制方法，其特征在于，所述通过线性运动补偿算法求出初始平台惯性角速度补偿值包括：
4.如权利要求3所述的线性运动补偿控制方法，其特征在于，所述根据所述实时数据计算空间方位的轴向速度和空间俯仰的轴向速度包括：
5.如权利要求3所述的线性运动补偿控制方法，其特征在于，所述根据所述地面海拔的初始值计算吊舱到视场中心点的距离包括：
6.如权利要求3所述的线性运动补偿控制方法，其特征在于，所述根据所述空间方位的轴向速度和空间俯仰的轴向速度以及所述吊舱到视场中心点的距离，通过线性运动补偿算法求出初始平台惯...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙伯玉，张帅，
申请(专利权)人：长春通视光电技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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