基于红外影像层次旋转匹配的飞行器定位方法

基于图像匹配的飞行器自主视觉定位技术是飞行器导航制导、态势感知和自主决策的关键技术之一。针对红外遥感影像在大角度旋转下飞行器匹配定位失效的问题,提出了一种基于层次结构强化的特征点旋转匹配定位方法。该方法通过融合深度特征点提取与层次结构强化的旋转匹配定位技术,有效实现了飞行器匹配定位。首先设计了一个集成残差连接编码器的RBN-SuperPoint深度特征点提取模型,用于检测和描述待匹配图像中的深度特征点。其次构建了基于线性注意力和置信度分类器的L-LightGlue自适应匹配算法,利用L-LightGlue进行特征点粗匹配,生成单应性变换矩阵。随后采用层次结构强化的旋转匹配策略,根据粗匹配得到的单应性变换矩阵对图像进行旋转处理,消除图像间的角度差异,并进行精确匹配。再通过将结果映射至原图像,得到旋转校正后的特征点匹配结果和对应的单应性变换矩阵。最后利用图像间变换关系确定飞行器在图像中的位置,完成视觉定位。实验结果表明:RBN-SuperPoint可以高效提取大量均匀分布的特征点,所提基于L-LightGlue的匹配定位算法的匹配准确率最高可达98.57%,平均定位误差仅为4.08 pixel。

基于景象匹配的无人飞行器定位方法

无人飞行器定位技术是无人飞行器实现战场精确打击和高空侦察的保证,为了研究一种可以替代或者辅助全球定位系统进行无人飞行器定位的方法,减少无人飞行器对全球定位系统导航的依赖,构建了一种基于景象匹配的无人飞行器定位方法,并进行了仿真实验。首先,利用尺度不变特征变换算法提取无人飞行器和卫星图的特征点,并进行特征点匹配,其次,根据匹配成功的特征点位置在无人飞行器前下视场模型中计算无人飞行器飞行位置,并与飞行器预先设定好的飞行轨迹进行比对,判断飞行路径是否正确。通过仿真实验证明了该景象匹配定位方法具有较高的时效性。

飞行器定位中的地形起伏影响及修正方法研究

针对地面高程起伏对机载雷达成像定位的影响,分别从景像匹配定位和飞行器定位两个方面探讨了地形起伏的影响,提出了一种基于雷达成像几何关系和野值剔除来实现飞行器精确定位的方法。该方法能够避免地形起伏对景像匹配的影响而产生的飞行器定位偏差,较好地修正地形起伏对飞行器定位影响而产生的偏移,并适于飞行器上实时处理。经实验验证,当飞行高度在6 km时,在经度和纬度方向飞行器定位中误差分别为13.70 m和28.04 m,保证了1个像素(32 m)内的定位精度。

基于视觉的无人机飞行过程定位算法研究

为了提升无人机飞行过程中的定位精度,以及使无人机正常飞行于全球定位系统(GPS)信号受到干扰或是失效的环境中,提出了基于机器视觉的无人机飞行过程中的定位算法。首先,基于尺度不变特征转换(SIFT)和KDTree搜索的图像匹配算法以及各坐标系之间的变换关系得到改进的坐标变换算法Trf1和Trf2,算法Trf1可求出目标匹配点的地面坐标,即建立无人机飞行环境地图,算法Trf2可计算出无人机实时位置;然后,在无人机飞行过程中利用算法Trf1和Trf2得出定位算法,并设计实验。实验表明,利用该算法计算出的无人机实时位置误差保持在12 cm的范围内,从而验证了算法的准确性。

对流层和电离层延迟残差对GPS飞行器定位精度影响

GPS(全球定位系统)飞行器定位中,飞行器起飞后,基准站与移动站的距离和高程差逐渐增大,对流层、电离层延迟残差对定位精度的影响也将越来越大。利用在短基线条件下,用Kalman滤波和LAMBDA(最小二乘模糊度降相关平差法)算法固定整周模糊度,并在随后保持固定。在此基础上研究对流层、电离层延迟残差参数估计对定位精度的影响。算例结果表明,短基线条件时,电离层延迟残差估计将使定位精度变差,高程定位误差小于10cm;中长基线时,电离层延迟残差估计将改善载波相位残差,从而改善定位精度,取得与消电离层组合定位一致的定位精度。而在视场内缺少低仰角卫星时,对流层延迟残差参数估计将使定位精度变差。

无人飞行器异源图像匹配辅助惯性导航定位技术综述

无全球定位系统下高精度定位与导航是飞行器实现自主侦查、巡航与打击的关键。视觉导航具有被动、低成本、能避免累积误差等优点。视觉导航与惯性导航融合更能够发挥出各自的优势,达到高精度定位的目的。总结了异源图像匹配辅助惯性导航的飞行器定位技术的发展历程;从相机-惯导标定技术、异源图像匹配、姿态解算、数据融合和后端优化五个方面详细阐述了异源图像匹配辅助惯性导航的飞行器定位的关键技术;指出了基于深度学习的异源图像匹配与惯性导航两种无源定位组合导航系统融合技术等四个未来可能的发展方向,可为实现异源图像匹配辅助惯性导航飞行器定位技术提供参考。

多基雷达定位中站址误差影响分析

本文针对多基雷达系统站址测量误差对飞行目标定位精度的影响 ,给出了评估此项误差的数学模型。分析表明 ,其影响是各站址误差的线性组合。主站的站址误差起着主要作用 。

关于实孔径雷达影像匹配定位问题

地面高程起伏对机载雷达成像定位影响较大,要实现飞行器的精确定位,必须修正地形起伏的影响。分析了雷达成像的几何关系及特点,分别从影像匹配定位和飞行器定位两方面探讨了地形起伏的影响,对地形起伏影响的修正方法进行了研究,提出了适于飞行器上实时处理的误差修正算法,并利用该方法对实验中获取的数据进行了改正,得到了满意的结果。

北斗卫星定位系统在森林航空消防中的应用

为监督各航空护林站飞机的飞行安全,严把飞机放行关,及时掌握航空护林飞机飞行动态,基于我国近年来新组网的北斗卫星导航系统,构建了北斗卫星航空消防定位系统,实现了对森林航空消防作业飞机的实时监控和动态监管,达到了设计目标。

无源北斗导航定位系统初始校频的一种新方法

根据小波分析理论,针对无源北斗导航定位系统初始校频问题,提出了一种基于小波分析的信号特征提取算法。仿真结果表明该方法比较简单而切实可行,能够有效地对信号进行趋势估计,从而精确算得频标准确度。

飞行员位置信息监控系统设计

为提高对遇险飞行员救生的能力,设计了一种飞行员位置信息监控系统。在飞行员遇险后,系统首先利用北斗导航技术定位飞行员的位置,然后通过北斗短信息和GPRS网络通信技术将信息传至指挥控制中心。系统通过提供准确的定位信息提高了救援工作的效率,并可在救援力量与遇险飞行员之间实时双向通信。

月面探测中的单目相机成像测量方法

针对月面着陆及就位探测过程中各类相机成像的工程实际,文章分析了降落过程单目成像的特定条件,提出了降落相机序列成像单应矫正的大场景高分辨率图像生成方法,在此基础上提出了基于图像匹配的着陆过程飞行器定位方法;针对着陆后就位探测所具备的位姿与场景约束信息,提出了应用单目成像的平面场景内目标测量;对远距离成像提出基于弱透视的目标距离与方位计算方法。这些方法已经应用在"嫦娥三号"任务着陆与就位探测中降落相机、监视相机、地形地貌相机等相机成像的处理,为探测过程提供了及时准确的测量信息。

外弹道测量体制的若干问题(上)

本文对距离交会、角度交会、干涉仪等测轨定位体制进行了综合论述 ,对它们的测量精度进行了分析 ,推导出了位置参量与定位误差的关系 ,并按照“最小误差体积准则”和“GDOP最小准则”进行了分析比较 ,比较结果说明 。

基于机器人视觉的激光落料线堆垛系统研究

简述机器人堆垛系统的组成及原理,针对定位视觉图像采集效率低、飞行视觉图像采集PLC延时效应难以获取相机拍照瞬间机器人位姿的不足,设计了一套飞行定位图像采集装置,引入mark点概念,mark点与板材轮廓成像在同一张图像中,方便计算板材的旋转与偏移量,最后给出了整齐堆垛机器人位移调整计算方法。

外弹道测量体制的若干问题(下)

本文对距离交会、角度交会、干涉仪等测轨定位体制进行了综合论述 ,对它们的测量精度进行了分析 ,推导出了位置参量与定位误差的关系 ,并按照“最小误差体积准则”和“GDOP最小准则”进行了分析比较 ,比较结果说明 ,距离交会的测轨定位体制精度较高。

小天体SPC特征导航过程中特征选取原则研究

基于SPC的小天体附着探测过程中存在导航特征选取主要依靠主观判断、工作量大等问题.针对上述问题,通过对小天体着陆过程中涉及到的特征制备、渲染匹配以及导航定位等过程进行分析,提出特征选取的可制备性、光照适应性、特异性以及均匀分布性等4个主要原则,并定量分析了各原则对应的阈值条件,从而保证特征制备的可行性、渲染匹配过程的鲁棒性以及导航定位过程的精确性.最后,利用OSIRIS-Rex任务中的图像数据、高程数据以及SPICE提供的导航信息,对依据特征选取原则得到的特征进行验证.结果表明,依据选取原则选取的特征匹配率达96.85%.

GPS拒止条件下的景象匹配导航方法研究

提出了一种在GPS拒止条件下使用视觉词袋辅助航空景象匹配导航的方法。在景象匹配导航任务中,基准地图比空中探测的图像具有更大的覆盖范围,当基准地图有大量相似或重复纹理特征出现时,仅依靠特征匹配难以得出正确的对应关系。首先对基准卫星影像地图进行区块划片,并利用视觉词袋技术对每一片区块进行编码,利用统计特性计算局部区块特征矢量,即区块特征直方图;然后,对空中探测图像使用同一词袋进行编码,用于从大量候选区块中筛选出初始对应区块;最后,使用尺度不变特征进行精配准并计算飞行器相对位置。实验使用了直升机拍摄的空中影像与高清卫星影像中提取的基准地图进行实验分析,并与先进技术进行比较,结果表明该方法具有良好的匹配可靠性和配准精度,能够在GPS拒止条件下为基于景象匹配的航空飞行器定位需求提供支持。

飞行校验系统GPS/DGPS定位及排故分析

飞行校验对保证各类导航设备的精度符合性至关重要,完成飞行校验的核心部件是机载飞行校验系统,其中的飞机实时定位分系统对校验结果产生重要影响。本文对当前校验系统中较常用的定位手段及故障隔离案例进行分析。

Navigation and Control of the PRISMA Formation： In-Orbit Experience

This paper presents flight results and lessons learned from the Spaceborne Autonomous Formation Flying Experiment （SAFE） conducted by the German Space Operations Center in the frame of the Swedish PRISMA technology demonstration mission. PR1SMA involves two fully autonomous formation-flying spacecraft which have been launched in June 2010 in a dawn/dusk orbit at an altitude of 750 km. SAFE represents one of the first demonstrations in low Earth orbit of an advanced guidance, navigation and control system for dual-spacecraft formations. Innovative techniques based on carrier-phase differential GPS （Global Positioning System）, relative eccentricity/inclination vectors and impulsive maneuvering are validated and tuned in orbit to achieve centimeter accurate real-time relative navigation, reliable formation keeping at the meter level and flexible formation reconfiguration capabilities. The technologies demonstrated within SAFE are considered as key precursors of future distributed satellite systems for unrivaled remote sensing and space exploration.