光学学报, 2019, 39 (11): 1112003, 网络出版: 2019-11-06   

基于立体成像机载光电相机的目标定位 下载: 899次

Target Location Based on Stereo Imaging of Airborne Electro-Optical Camera
作者单位
1 中国科学院航空光学成像与测量重点实验室, 吉林 长春 130033
2 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
图 & 表

图 1. 地球坐标系

Fig. 1. Geodetic coordinate system

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图 2. 地理坐标系和载机坐标系的示意图

Fig. 2. Diagram of geographic coordinate system and aerial carrier coordinate system

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图 3. 相机坐标系

Fig. 3. Camera coordinate system

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图 4. 载机飞行测量目标图

Fig. 4. Target in aircraft flight measurement

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图 5. 卡尔曼滤波流程图

Fig. 5. Flow chart of Kalman filter

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图 6. 定位误差收敛曲线图

Fig. 6. Convergence curve of geo-location error

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图 7. 目标高度初始随机误差对定位的影响

Fig. 7. Influence of initial random error of target height on geo-location

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图 8. 载机高度与目标倾角对定位的影响。(a)在45°倾角时高度变化对定位误差的影响;(b)在10 km高度时倾角变化对定位误差的影响

Fig. 8. Influences of flight height and off-nadir looking angle on geo-location. (a) Geo-location error curves under different flight heights when the off-nadir looking is 45°; (b) geo-location error curves under different off-nadir looking angles when aircraft flies at a geodetic height of 10 km

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图 9. 载机高度与目标倾角对定位的影响。(a)倾角为15°~75°时,高度变化对定位误差的影响;(b)高度为5500~14500 m时,倾角变化对定位误差的影响

Fig. 9. Influences of flight height and off-nadir angle on geo-location. (a) Geo-location error curves under different flight heights when the off-nadir angle is changed from 15° to 75°; (b) geo-location error curves under different off-nadir angles when the flight height is changed from 5500 m to 14500 m

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图 10. 两种算法定位CEP仿真结果对比。(a)基于地球椭球模型的仿真数据;(b)本文算法仿真数据

Fig. 10. Comparison of CEP for two algorithms by simulation. (a) Simulated data obtained by Earth ellipsoid model; (b) simulated data obtained by proposed method

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图 11. 载机的飞行轨迹规划示意图

Fig. 11. Schematic of flight path planning of aerial carrier

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图 12. 不同航点同一目标的8张航拍图像

Fig. 12. Eight aerial remote sensing images of same target at different points

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图 13. 实验航拍数据。(a) T1点;(b) T2

Fig. 13. Results of geo-location in flight test. (a) T1 point; (b) T2 point

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表 1地理定位测量误差

Table1. Measurement error in geo-location

Error typeError value (σ)
Latitude (north)0.00009° (10 m)
Platform positionLongitude (east)0.00012° (10 m)
Altitude (down)20 m
Yaw0.08°
Platform attitudePitch0.03°
Roll0.03°
Gimbal angleRoll0.01°
Pitch0.01°

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表 2飞行实验的定位结果

Table2. Positioning results of flight test

Target pointT1T2
Geographical position standard value26.217705°N105.889600°E1367.31 m26.222351°N105.891025°E1384.87 m
Geo-locationStereoimaging26.217713°N105.889424°E1389.84 m26.222396°N105.890849°E1409.41 m
Ellipsoidmodel26.213463°N105.889660°E1627.4 m26.220463°N105.891060°E1622.4 m
ErrorStereoimaging30 m32.5 m
Ellipsoidmodel323.1174 m315.4 m

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刘志明, 张雪菲, 匡海鹏, 李清军, 乔川. 基于立体成像机载光电相机的目标定位[J]. 光学学报, 2019, 39(11): 1112003. Zhiming Liu, Xuefei Zhang, Haipeng Kuang, Qingjun Li, Chuan Qiao. Target Location Based on Stereo Imaging of Airborne Electro-Optical Camera[J]. Acta Optica Sinica, 2019, 39(11): 1112003.

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