机载设备用目标定位方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及机载设备用目标定位方法及装置，装置包括信号处理单元及输出信号均连入信号处理单元的激光测距仪、红外热像仪、可见光摄像机、组合惯导模块和测角器，所述信号处理单元用于根据上传的各信号解算出目标的位置信息；本发明专利技术融合载机GPS信息、载机姿态信息、观测设备相对载机角度偏差、观测设备对目标的测距信息实现对目标经纬高度的准确定位，本发明专利技术结合多传感器优势，利用多维空间变换原理实现迅速、有效、无接触、高适应性的目标准确定位，可在森林防火、人员迅速搜救等领域使用，具备广阔的技术和市场前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于目标精确测量定位
，涉及一种机载设备用目标定位方法及装置。
技术介绍
·当前国内外常用的目标定位技术多集中在单一传感器应用领域，譬如激光测距技术通过激光器发射系统向测量目标发射调制光信号，到达测量目标后经过漫反射返回，通过接收系统接收，并将接收光信号转换为电信号，然后传给信号处理电路进行信号处理可计算出发射点和目标间直线距离；以图像处理技术获取目标在图像上距离中心的像素偏移，结合成像装置尺寸和镜头焦距可计算出目标偏离当前观察中心的俯仰方位角度；通过图像处理技术提取目标像素尺寸，结合已知的目标实际尺寸和成像系统光学焦距，利用三角变换可预估出目标距观测点直线距离；通过对目标绑定GPS通讯设备可获取其经纬高度信息。但以上技术均存在一定问题，如获取直线距离或偏离视场中心角度仅适用于某些特殊应用领域；通过图像和目标先验知识计算直线距离存在较大误差，亦仅能应用于特殊领域；而对目标绑定GPS通讯设备在人员搜救、林火监控、目标打击等领域也是“不可能完成的任务”。所以如何实现迅速、有效、无接触、高适应性的目标定位，已成为军/民/警各领域、空/海/地环境中一个迫在眉睫的应用需求。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种机载设备用目标定位方法及装置，以实现迅速、有效、无接触、高适应性的目标定位。为实现上述目的，本专利技术的机载设备用目标定位装置技术方案如下该装置包括信号处理单元及输出信号均连入信号处理单元的激光测距仪、红外热像仪、可见光摄像机、组合惯导模块和测角器，所述信号处理单元用于根据上传的各信号解算出目标的位置信肩、O所述信号处理单元由通讯连接的A/D、FPGA和DSP组成，所述A/D包括A/D模块和422通讯模块，所述FPGA包括视频采集模块、图像数据调度模块和通讯控制模块，所述DSP包括目标定位解算模块。本专利技术的机载设备用目标定位方法的步骤如下(I)将激光测距仪、红外热像仪、可见光摄像机、组合惯导模块和测角器的输出信号连入信号处理单元，来构建机载设备用目标定位装置；(2)将机载设备用目标定位装置设置于一载机中；(3)对准欲捕获目标分别采集红外图像和可见光图像，根据图像来捕获目标并锁定，对锁定的目标分别采集测距信息、俯仰、方位角偏移信息GPS坐标信息和载机航向、俯仰、横滚信息并上传给信息处理单元；(4)信息处理单元通过机载设备用目标定位装置方位俯仰信息和测距信息计算出其在载机固连坐标系中坐标，进而通过三维旋转变换将坐标转换为载机NED坐标系中坐标，再结合地球半径、载机GPS信息计算目标实际经纬高度，实现目标的定位。本专利技术的机载设备用目标定位方法及装置，融合载机GPS信息、载机姿态信息、观测设备相对载机角度偏差、观测设备对目标的测距信息实现对目标经纬高度的准确定位，本专利技术结合多传感器优势，利用多维空间变换原理实现迅速、有效、无接触、高适应性的目标准确定位，可在森林防火、人员迅速搜救等领域使用，具备广阔的技术和市场前景。附图说明图I是机载设备用目标定位装置的结构示意图；图2是信号处理单元的结构示意图；图3是载机顾连坐标系中载机与目标方位关系图；图4是地球几何形状示意图。具体实施例方式基本定义I)载机NED坐标系为直角坐标系，原点固连在载机中心，OX轴指向正北，OY轴指向正东，OZ轴指向为铅垂向下。此坐标系各轴指向与载机姿态角无关。2)载机固连坐标系直角坐标系，原点固连在载机中心，OX轴与飞机纵轴重合,指向机头。OY轴指向飞机右侧，OZ轴指向飞机下方。此坐标系的各轴指向由载机姿态角决定。 3)载机偏航角飞机OX轴在水平面内投影与正北方向的夹角，从上向下看，指向正北时为0°，顺时针旋转为正，取值范围[-180° 180° ]。4)载机俯仰角飞机OX轴与水平面的夹角，水平时为0°，抬头为正，取值范围[-90。 90。]。5)载机横滚角飞机固连坐标系的OZ轴与包含飞机纵轴(0X轴)的铅垂面之间的夹角，从飞机正后方沿纵轴向前看，顺时针旋转为正。取值范围[-90°、0° ]。6)观测设备方位角观测设备前视方向在载机固连坐标系0Χ/0Υ轴平面的投影与飞机纵轴的夹角，指向飞机航向为0°，顺时针旋转为正，取值范围。7)观测设备俯仰角观测设备前视方向在载机固连坐标系0Χ/0Υ轴平面的投影与飞机纵轴的夹角，指向飞机航向为0°，顺时针旋转为正，取值范围[-110° ^lO0 ]。如图I所示，机载设备用目标定位装置包括信号处理单元及输出信号均连入信号处理单元的激光测距仪、红外热像仪、可见光摄像机、组合惯导模块和测角器，信号处理单元用于根据上传的各信号解算出目标的位置信息。其中前端传感器负责提供计算输入，譬如激光测距仪提供的激光测距信息，红外热像仪提供的场景红外图像信息、可见光摄像机提供的可见光图像信息、组合惯导模块提供的当前设备经纬高度信息和设备相对于地理坐标系的航向/俯仰/横滚信息，测角器提供的当前视轴相对于设备的俯仰、偏移信息；信号处理电路将以上信息作为输入，经由目标定位算法解算出目标的真实经纬高度信息。如图2所示,信号处理单元由通讯连接的A/D、FPGA和DSP组成,所述A/D包括A/D模块和422通讯模块，所述FPGA包括视频采集模块、图像数据调度模块和通讯控制模块，所述DSP包括目标定位解算模块。A/D负责接收从红外、可见光、激光、组合惯导和测角器传来的实时数据，经由FPGA进行整理后调度至DSP，由其对几类传感器传来的数据进行融合解算。本专利技术的方法结合载机GPS信息、载机姿态信息、观测设备在载机固连坐标系中俯仰方位信息(其中载机GPS信息由组合惯导模块得到，载机姿态信息由组合惯导模块得至IJ，观测设备在载机固连坐标系中俯仰方位信息由测角器得到，目标测距信息由激光测距仪得到)、对目标测距信息依据三维坐标变换原理计算目标位置的GPS信息通过观测设备(即观察组件，指红外热像仪和可见光摄像机)方位俯仰信息和测距信息计算出其在载机固连坐标系中坐标，进而通过三维旋转变换将坐标转换为载机NED坐标系中坐标，再结合地球半径、载机GPS信息计算其实际经纬高度。机载设备用目标定位方法的步骤如下(I)将激光测距仪、红外热像仪、可见光摄像机、组合惯导模块和测角器的输出信号连入信号处理单元，来构建机载设备用目标定位装置；(2)将机载设备用目标定位装置设置于一载机中；( 3)对准欲捕获目标分别采集红外图像和可见光图像，根据图像来捕获目标并锁定，对锁定的目标分别采集测距信息、俯仰、方位角偏移信息GPS坐标信息和载机航向、俯仰、横滚信息并上传给信息处理单元；(4)信息处理单元通过机载设备用目标定位装置方位俯仰信息和测距信息计算·出其在载机固连坐标系中坐标，进而通过三维旋转变换将坐标转换为载机NED坐标系中坐标，再结合地球半径、载机GPS信息计算目标实际经纬高度，实现目标的定位。I，目标在载机固连坐标系中坐标计算如图3所示，已知观测设备在载机固连坐标系中相对于X轴和Z轴偏移角度μ、Φ，该偏移角度由测角器得到，用于测量观察组件视场中心轴相对于设备的俯仰和偏移角度，以及激光测距长度D，经过三角函数运算，得到目标在载机固连坐标系中坐标V =DX sin Φ X cos μV =DX sin Φ X sin μV =DXcos (Φ)注观测设备方位与μ本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机载设备用目标定位装置，其特征在于，该装置包括信号处理单元及输出信号均连入信号处理单元的激光测距仪、红外热像仪、可见光摄像机、组合惯导模块和测角器，所述信号处理单元用于根据上传的各信号解算出目标的位置信息。

【技术特征摘要】
1.一种机载设备用目标定位装置，其特征在于，该装置包括信号处理单元及输出信号均连入信号处理单元的激光测距仪、红外热像仪、可见光摄像机、组合惯导模块和测角器，所述信号处理单元用于根据上传的各信号解算出目标的位置信息。2.根据权利要求I所述的装置，其特征在于所述信号处理单元由通讯连接的A/D、FPGA和DSP组成，所述A/D包括A/D模块和422通讯模块，所述FPGA包括视频采集模块、图像数据调度模块和通讯控制模块，所述DSP包括目标定位解算模块。3.一种机载设备用目标定位方法，其特征在于，该方法的步骤如下 (1)将激光测距仪、红外热像仪、可见光摄...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋晓阳，王宗俐，
申请(专利权)人：凯迈洛阳测控有限公司，
类型：发明
国别省市：