一种成像器和双转轴吊舱的标定方法、系统和介质

技术领域

本申请一般涉及无人机侦察装备技术领域，尤其涉及一种成像器和双转轴吊舱的标定方法、系统和介质。

背景技术

在侦查用的无人机中一般需要配备用于对目标场景进行图像采集的成像器，以及在图像采集过程中用于驱动成像器转动的吊舱，其中，吊舱一般设有两个相互垂直的转轴(俯仰轴和方位轴)，以满足成像器更大角度转动的需求。在吊舱和成像器的制造或安装过程中，不可避免的会发生朝向偏差，这种位置偏差将会影响成像器对目标场景的对准。因此为了确保被侦查目标准确的出现在采集的图像中，需要确保对吊舱转动角度控制的精确性。进而需要对成像器和吊舱进行标定，即测量成像器与吊舱之间的朝向偏差，再以该偏差对成像器与吊舱之间的姿态关系进行校正。现有的偏差测量方法一般为：将吊舱置于光学多面棱体、经纬仪等专用标校仪器上，并在实验室条件下将吊舱调至零位，之后测量成像器与吊舱基准面之间的角度与设定角度之间的偏差，即为待校对的朝向偏差。但利用此种方法，需要在测量前将吊舱与标校仪器进行标定，既麻烦又耗时。因此，如何提升对成像器和吊舱标定的便捷性，已成为本领域亟待解决的问题。

发明内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种更具便捷性的成像器和双转轴吊舱的标定方法、系统和介质。

具体技术方案如下：

第一方面

本申请提供一种成像器和双转轴吊舱的标定方法，包括如下步骤：

确定目标点，所述目标点为预先选定的所述双转轴吊舱以外的任意点位；

选定测量点，所述测量点为所述双转轴吊舱对所述目标点进行测量的确定点位；

以高精度定位仪器测量所述目标点的精确位置信息，记为第一位置信息；

以所述双转轴吊舱内的定位模块测量所述测量点的位置信息，记为第二位置信息；

以所述双转轴吊舱内的测量模块测量所述目标点的位置信息，记为第三位置信息；

根据所述第一位置信息、所述第二位置信息和所述第三位置信息，获取所述成像器与所述双转轴吊舱方位轴的第一偏差、俯仰轴的第二偏差；

根据所述第一偏差和所述第二偏差对所述成像器与所述双转轴吊舱之间的姿态关系进行校正。

作为本申请的进一步限定，所述根据所述第一位置信息、所述第二位置信息和所述第三位置信息，获取所述成像器与所述双转轴吊舱方位轴的第一偏差、俯仰轴的第二偏差，具体包括如下步骤：

将所述第一位置信息、所述第二位置信息和所述第三位置信息由经纬度坐标形式，转化为大地直角坐标形式；

根据大地直角坐标形式下的所述第一位置信息、所述第二位置信息和所述第三位置信息，获取所述测量点指向精确目标点的第一向量，和所述测量点指向测量目标点的第二向量；

根据所述第一向量，获取方位框架角精确值和俯仰框架角精确值，并根据所述第二向量，获取方位框架角测量值和俯仰框架角测量值；

取所述方位框架角精确值和方位框架角测量值的差值，以得到所述第一偏差，并取所述俯仰框架角精确值和俯仰框架角测量值的差值，以得到所述第二偏差。

作为本申请的进一步限定，还包括如下步骤：

选取位置不同的测量点，并根据不同的测量点，分别获取相应的第一偏差和第二偏差；

以评价函数分别对多个所述第一偏差和所述第二偏差进行处理，以获得所述第一偏差评价值和所述第二偏差评价值；

根据所述第一偏差评价值和所述第二偏差评价值对所述成像器与所述双转轴吊舱之间的姿态关系进行校正。

作为本申请的进一步限定，所述评价函数为取算术平均值的处理。

作为本申请的进一步限定，所述根据所述第一偏差和所述第二偏差对所述成像器与所述双转轴吊舱之间的姿态关系进行校正，具体包括如下步骤：

将所述双转轴吊舱的方位轴和俯仰轴调节至零位；

根据所述第一偏差对所述方位轴的零位进行校正；

根据所述第二偏差对所述俯仰轴的零位进行校正。

第二方面

本申请提供一种成像器和双转轴吊舱的标定系统，用于实现如上所述的成像器和双转轴吊舱的标定方法，具体包括：

具有方位轴和俯仰轴的双转轴吊舱；

设于所述双转轴吊舱中，并用于测量所述测量点的位置信息的定位模块；

设于所述双转轴吊舱中，并用于测量所述目标点的位置信息的测量模块；

设于所述双转轴吊舱中，并用于根据所述第一位置信息、所述第二位置信息和所述第三位置信息获取所述第一偏差和所述第二偏差的计算模块。

第三方面

本申请提供一种成像器和双转轴吊舱的标定介质，用于实现如上所述的成像器和双转轴吊舱的标定方法。

本申请有益效果在于：

本方案通过确定所述双转轴吊舱以外的预选确定目标点，并通过位于所述测量点的所述双转轴吊舱对所述目标点和测量点进行位置测试，即可得出所述双转轴吊舱的测量结果与真实值之间的偏差，该偏差反应到所述双转轴吊舱上，即为所述双转轴吊舱方位轴的第一偏差、俯仰轴的第二偏差。最后，再根据所述第一偏差和所述第二偏差对所述成像器与所述双转轴吊舱之间的姿态关系进行校正，即完成了对所述成像器和所述双转轴吊舱的标定。较之现有技术中利用标校仪器进行标定的方式，上述过程无需预先对所述双转轴吊舱和标校仪器进行标定，因此操作起来更具便捷性。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本申请实施例提供的成像器和双转轴吊舱的标定方法的步骤流程图；

图2为图1中双转轴吊舱的结构示意图；

图3为图1中偏差值测量原理示意图；

图中标号：1，吊舱基座；2，吊舱方位框架；3，吊舱俯仰框架；4，成像器；O

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

实施例1

请参考图1，为本实施例提供的一种成像器和双转轴吊舱的标定方法的步骤流程图，包括如下步骤：

S1：确定目标点，所述目标点为预先选定的所述双转轴吊舱以外的任意点位；

S2：选定测量点，所述测量点为所述双转轴吊舱对所述目标点进行测量的确定点位；

S3：以高精度定位仪器(GPS卫星定位设备等)测量所述目标点的精确位置信息，记为第一位置信息；

S4：以所述双转轴吊舱内的定位模块测量所述测量点的位置信息，记为第二位置信息；

S5：以所述双转轴吊舱内的测量模块测量所述目标点的位置信息，记为第三位置信息；

S6：根据所述第一位置信息、所述第二位置信息和所述第三位置信息，获取所述成像器与所述双转轴吊舱方位轴的第一偏差、俯仰轴的第二偏差；

S7：根据所述第一偏差和所述第二偏差对所述成像器与所述双转轴吊舱之间的姿态关系进行校正。

本方案通过确定所述双转轴吊舱(如图1中的吊舱方位框架2和吊舱俯仰框架3)以外的预选确定目标点，并通过位于所述测量点的所述双转轴吊舱对所述目标点和测量点进行位置测试，即可得出所述双转轴吊舱的测量结果与真实值之间的偏差，该偏差反应到所述双转轴吊舱上，即为所述双转轴吊舱方位轴的第一偏差、俯仰轴的第二偏差。最后，再根据所述第一偏差和所述第二偏差对所述成像器4与所述双转轴吊舱之间的姿态关系进行校正，即完成了对所述成像器4和所述双转轴吊舱的标定。较之现有技术中利用标校仪器进行标定的方式，上述过程无需预先对所述双转轴吊舱和标校仪器进行标定，因此操作起来更具便捷性。

其中在根据所述第一位置信息、所述第二位置信息和所述第三位置信息，获取所述成像器4与所述双转轴吊舱方位轴的第一偏差、俯仰轴的第二偏差的优选实施方式中，具体包括如下步骤：

将所述第一位置信息、所述第二位置信息和所述第三位置信息由经纬度坐标形式，转化为大地直角坐标形式；

根据大地直角坐标形式下的所述第一位置信息、所述第二位置信息和所述第三位置信息，获取所述测量点指向精确目标点的第一向量，和所述测量点指向测量目标点的第二向量；

根据所述第一向量，获取方位框架角精确值和俯仰框架角精确值，并根据所述第二向量，获取方位框架角测量值和俯仰框架角测量值；

取所述方位框架角精确值和方位框架角测量值的差值，以得到所述第一偏差，并取所述俯仰框架角精确值和俯仰框架角测量值的差值，以得到所述第二偏差。

还包括如下步骤：

选取位置不同的测量点，并根据不同的测量点，分别获取相应的第一偏差和第二偏差；

以评价函数分别对多个所述第一偏差和所述第二偏差进行处理，以获得所述第一偏差评价值和所述第二偏差评价值；

根据所述第一偏差评价值和所述第二偏差评价值对所述成像器4与所述双转轴吊舱之间的姿态关系进行校正。

其中，所述评价函数优选为取算术平均值的处理。

其中在根据所述第一偏差和所述第二偏差对所述成像器4与所述双转轴吊舱之间的姿态关系进行校正的优选实施方式中，具体包括如下步骤：

将所述双转轴吊舱的方位轴和俯仰轴调节至零位；

根据所述第一偏差对所述方位轴的零位进行校正；

根据所述第二偏差对所述俯仰轴的零位进行校正。

具体的，参阅图2，本发明所述方法所应用的光电侦察吊舱为两轴两框架结构，方位框安装在基座上，俯仰框安装在方位框上，结构安装保证方位轴、俯仰轴、视轴的轴线相互垂直。

具体实施步骤如下：

(1)由高精度定位仪器获取目标点的地理位置信息作为目标地理位置信息实际值；

(2)由安装在吊舱基座1上的组合导航模块获取基座的地理位置与姿态测量，由吊舱内部嵌入式软件中的随动控制模块获取视轴指向测量信息；

(3)吊舱嵌入式软件中目标定位解算模块根据步骤(2)的信息解算出目标在地球直角坐标系下的地理位置信息实验值；

分别由零位解算处理软件求取步骤(1)与步骤(2)所对应的吊舱视轴指向向量，由图3所示向量

实施例2

本实施例提供的一种成像器4和双转轴吊舱的标定系统，用于实现如上所述的成像器4和双转轴吊舱的标定方法，具体包括：

具有方位轴和俯仰轴的双转轴吊舱；

设于所述双转轴吊舱中，并用于测量所述测量点的位置信息的定位模块；

设于所述双转轴吊舱中，并用于测量所述目标点的位置信息的测量模块；

设于所述双转轴吊舱中，并用于根据所述第一位置信息、所述第二位置信息和所述第三位置信息获取所述第一偏差和所述第二偏差的计算模块。

实施例3

本实施例提供的一种成像器4和双转轴吊舱的标定介质，用于实现如上所述的成像器4和双转轴吊舱的标定方法。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。