天線的相位中心在地心坐標(biāo)系的坐標(biāo)。
[0041] 作為一種目標(biāo)跟蹤方法的可實(shí)施方式，所述根據(jù)所述目標(biāo)方位角及所述目標(biāo)姿態(tài) 角計(jì)算所述相機(jī)的預(yù)測(cè)姿態(tài)，包括以下步驟：
[0042] 將所述相機(jī)投影中心三維空間坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成地理坐標(biāo)；
[0043] 將所述目標(biāo)三維空間坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成相對(duì)所述相機(jī)投影中心的站心坐標(biāo)；
[0044] 根據(jù)所述站心坐標(biāo)構(gòu)造相機(jī)的相機(jī)姿態(tài)矩陣。
[0045] 作為一種目標(biāo)跟蹤方法的可實(shí)施方式，通過慣性測(cè)量單元的參數(shù)調(diào)整所述相機(jī)的 姿態(tài)；
[0046] 在調(diào)整所述相機(jī)的姿態(tài)到所述預(yù)測(cè)姿態(tài)之前還包括以下步驟：
[0047] 獲取所述慣性測(cè)量單元與所述相機(jī)之間的安置角誤差，并根據(jù)所述安置角誤差及 所述相機(jī)姿態(tài)矩陣計(jì)算得到所述慣性測(cè)量單元的姿態(tài)矩陣；
[0048] 求解所述姿態(tài)矩陣得到所述慣性測(cè)量單元的橫滾角、俯仰角及航向角。
[0049] 作為一種目標(biāo)跟蹤方法的可實(shí)施方式，使用公式：0·/^ = 7：;(< ·?),將所述 相機(jī)投影中心三維空間坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成地理坐標(biāo)；其中，（b，l，h)為相機(jī)投影中心的大地坐標(biāo)， Ld為所述相機(jī)投影中心三維空間坐標(biāo)轉(zhuǎn)為大地坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換函數(shù)，（.<,/，<)為所述相機(jī)投
[0050] 使用公式： 將所述目標(biāo)三維空間坐標(biāo) 影中心在地心坐標(biāo)系中的投影中心三維空間坐標(biāo)；
.，： 轉(zhuǎn)換成相對(duì)所述相機(jī)投影中心的站心坐標(biāo)；其中，

.V丨為目標(biāo)在以相機(jī)投 影中心為原點(diǎn)的站心坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，[af ^ 為目標(biāo)點(diǎn)在地心坐標(biāo)系中的目標(biāo)三 維空間坐標(biāo)；
[0053] 構(gòu)造的相機(jī)姿態(tài)矩陣如下：
[0058] 所述慣性測(cè)量單元與所述相機(jī)之間的安置角誤差為ΛΓ，Λρ，Ah， 所述安置角誤差構(gòu)成的從像空間坐標(biāo)系到慣性測(cè)量單元本體坐 標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)矩陣為：
，
所述慣性測(cè)量單元的姿態(tài)矩陣為： ，且 .5: CN 105184776 A 說明書 6/13 頁
[0059] 對(duì)所述慣性測(cè)量單元的姿態(tài)矩陣進(jìn)行反算，得到慣性測(cè)量單元的橫滾角^、俯 仰角口:及航向角h p
[0060] 作為一種目標(biāo)跟蹤方法的可實(shí)施方式，在所述曝光位置對(duì)所述目標(biāo)進(jìn)行拍照后， 還包括以下步驟：
[0061] 查詢?nèi)蝿?wù)列表中是否有下一目標(biāo)需要跟蹤，若是，則繼續(xù)獲取下一目標(biāo)的新目標(biāo) 三維空間坐標(biāo)；若否，則結(jié)束目標(biāo)跟蹤。
[0062] 作為一種目標(biāo)跟蹤方法的可實(shí)施方式，所述相機(jī)對(duì)所述目標(biāo)進(jìn)行拍照過程中所述 載荷保持所述預(yù)測(cè)姿態(tài)不變。
[0063] 本發(fā)明的有益效果包括：本發(fā)明提供的目標(biāo)跟蹤方法，獲取目標(biāo)的三維空間坐標(biāo) 及載荷的三維空間坐標(biāo)之后，預(yù)測(cè)相機(jī)的曝光位置，并計(jì)算預(yù)測(cè)的相機(jī)投影中心三維空間 坐標(biāo)，并以所述相機(jī)投影中心的三維空間坐標(biāo)為基準(zhǔn)，計(jì)算目標(biāo)的方位角、俯仰角，從而根 據(jù)目標(biāo)的方位角和俯仰角預(yù)測(cè)相機(jī)的預(yù)測(cè)姿態(tài)，并提前調(diào)整好相機(jī)的預(yù)測(cè)姿態(tài)。保證相機(jī) 在曝光過程中保持姿態(tài)穩(wěn)定，使拍攝圖像清晰。且相機(jī)的姿態(tài)角與目標(biāo)的相對(duì)應(yīng)，能夠更好 的保證目標(biāo)在相機(jī)所拍攝圖像的中間位置。本方法能夠?qū)o態(tài)目標(biāo)進(jìn)行有效的跟蹤。
【附圖說明】
[0064] 圖1為本發(fā)明一種目標(biāo)跟蹤方法的一具體實(shí)施例的流程圖；
[0065] 圖2為本發(fā)明一種目標(biāo)跟蹤方法的一具體實(shí)施例實(shí)施過程中硬件之間相互關(guān)系 不意圖；
[0066] 圖3為本發(fā)明一種目標(biāo)跟蹤方法的一具體實(shí)施例中吊艙結(jié)構(gòu)示意圖；
[0067] 圖4為本發(fā)明一種目標(biāo)跟蹤方法應(yīng)用在電力巡檢中抽樣圖片水平方向偏差分析 結(jié)果圖；
[0068] 圖5為本發(fā)明一種目標(biāo)跟蹤方法應(yīng)用在電力巡檢中抽樣圖片垂直方向偏差分析 結(jié)果圖。
【具體實(shí)施方式】
[0069] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的 目標(biāo)跟蹤方法的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解 釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0070] 本發(fā)明一實(shí)施例的目標(biāo)跟蹤方法，如圖1所示，包括以下步驟；
[0071] S100,獲取待跟蹤目標(biāo)的高精度目標(biāo)三維空間坐標(biāo)。
[0072] 需要說明的是，本方法主要是應(yīng)用在使用無人機(jī)對(duì)地面目標(biāo)進(jìn)行跟蹤和拍攝。無 人機(jī)中設(shè)置有相機(jī)及定位系統(tǒng)。且為了靈活的調(diào)整相機(jī)的拍照角度，一般在無人飛機(jī)的底 部或者側(cè)面設(shè)置一個(gè)吊艙，將拍照用的相機(jī)安裝在吊艙中。
[0073] 而目標(biāo)三維空間坐標(biāo)一般是事先通過機(jī)載激光雷達(dá)等技術(shù)獲取，并進(jìn)行存儲(chǔ)。在 進(jìn)行目標(biāo)跟蹤時(shí)，可直接調(diào)取已經(jīng)存儲(chǔ)的目標(biāo)的數(shù)據(jù)進(jìn)行跟蹤。當(dāng)然，進(jìn)行目標(biāo)跟蹤的無人 機(jī)可實(shí)時(shí)通過通訊設(shè)備獲取所要跟蹤目標(biāo)的目標(biāo)三維空間坐標(biāo)。也可事先將要跟蹤的目標(biāo) 以任務(wù)列表的方式存儲(chǔ)到無人機(jī)跟蹤系統(tǒng)中，從而在進(jìn)行目標(biāo)跟蹤時(shí)，可直接從內(nèi)部調(diào)取 所述目標(biāo)三維空間坐標(biāo)。
[0074] 獲取了目標(biāo)三維空間坐標(biāo)后，繼續(xù)執(zhí)行步驟S200,利用高精度定位定姿系統(tǒng) (Positioning and Orientation System, P0S)獲取載荷的高精度載荷三維空間坐標(biāo)。采 用高精度定位定姿系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)精確確定載荷的具體位置。
[0075] S300,根據(jù)所述載荷的移動(dòng)速度以及所述高精度定位定姿系統(tǒng)中的GNSS (Global Navigation Satellite System,全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)）天線與相機(jī)之間的幾何位置關(guān)系，計(jì) 算所述相機(jī)投影中心三維空間坐標(biāo)。為了保證目標(biāo)在拍攝圖像的中心位置，需要對(duì)相機(jī)的 曝光位置進(jìn)行預(yù)測(cè)，并計(jì)算相機(jī)投影中心三維空間坐標(biāo)。其中，步驟S200獲取的高精度載 荷三維空間坐標(biāo)即為全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)接收機(jī)天線的相位中心的坐標(biāo)。
[0076] S400,根據(jù)所述相機(jī)投影中心三維空間坐標(biāo)及所述目標(biāo)三維空間坐標(biāo)計(jì)算所述目 標(biāo)的目標(biāo)方位角及目標(biāo)姿態(tài)角。步驟S300得到相機(jī)投影中心的投影中心三維空間坐標(biāo)后， 以相機(jī)的投影中心為參考，計(jì)算目標(biāo)方位角和目標(biāo)姿態(tài)角。
[0077] S500,根據(jù)所述目標(biāo)方位角及所述目標(biāo)姿態(tài)角計(jì)算所述相機(jī)的預(yù)測(cè)姿態(tài)。此步驟 即為將載荷或者說相機(jī)的方向?qū)?zhǔn)目標(biāo)，從而使目標(biāo)能夠更準(zhǔn)確的出現(xiàn)在拍攝圖像的中 心。
[0078] S600,調(diào)整所述相機(jī)的姿態(tài)到所述預(yù)測(cè)姿態(tài)。確定了拍照時(shí)相機(jī)需要處在的預(yù)測(cè) 姿態(tài)后，載荷需要對(duì)相機(jī)的姿態(tài)進(jìn)行調(diào)整，此時(shí)，若相機(jī)安裝在吊艙中，可通過伺服系統(tǒng)調(diào) 整吊艙整體的姿態(tài)達(dá)到調(diào)整相機(jī)姿態(tài)的目的。
[0079] 更佳地，在吊艙中設(shè)置慣性測(cè)量單元，載荷中的伺服系統(tǒng)能夠通過獲取慣性測(cè)量 單元的參數(shù)對(duì)吊艙進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，直至慣性測(cè)量單元輸出的參數(shù)滿足所需要求。
[0080] S700,在所述曝光位置對(duì)所述目標(biāo)進(jìn)行拍照。
[0081] 本發(fā)明實(shí)施例的目標(biāo)跟蹤方法，獲取目標(biāo)的三維空間坐標(biāo)及載荷的三維空間坐標(biāo) 之后，預(yù)測(cè)相機(jī)的曝光位置，并計(jì)算相機(jī)投影中心的坐標(biāo)，并以所述相機(jī)投影中心的三維空 間坐標(biāo)為基準(zhǔn)，計(jì)算目標(biāo)的方位角、俯仰角，從而根據(jù)目標(biāo)的方位角和俯仰角預(yù)測(cè)相機(jī)的預(yù) 測(cè)姿態(tài)。并對(duì)相機(jī)的姿態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè)，提前調(diào)整好相機(jī)的預(yù)測(cè)姿態(tài)，保證相機(jī)在曝光過程中目 標(biāo)落在相機(jī)視場(chǎng)的中間位置，且能夠保持姿態(tài)穩(wěn)定，使拍攝圖像清晰。
[0082] 作為一種可實(shí)施方式，所述利用高精度定位定姿系統(tǒng)獲取載荷的載荷三維空間坐 標(biāo)，包括以下步驟：
[0083] S210,在距地面測(cè)控站預(yù)設(shè)距離范圍內(nèi)利用差分GNSS、CORS (Continuously Operating Reference Stations,連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位服務(wù)綜合系統(tǒng)）或者精密單點(diǎn)定位技 術(shù)精確測(cè)量基站點(diǎn)的坐標(biāo)。
[0084] 如圖2所示，S220,在所述基站點(diǎn)架設(shè)RTK(Real-time kinematic,實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)控制 系統(tǒng)）基站，實(shí)時(shí)播發(fā)差分定位信號(hào)，并通過數(shù)據(jù)鏈路保持所述RTK基站002與載荷（無人 直升機(jī)）001之間差分定位信號(hào)的暢通。
[0085] 其中，RTK基站與無人機(jī)之間的通訊可通過無人機(jī)測(cè)控移動(dòng)方艙003實(shí)現(xiàn)。
[0086] S230,載荷中的高精度定位定姿系統(tǒng)接收所述差分定位信號(hào)，并進(jìn)行位置及姿態(tài) 的組合解算，輸出組合解算后的高精度位置及姿態(tài)數(shù)據(jù)。
[0087] S240,所述載荷控制系統(tǒng)對(duì)接收的所述高精度位置及姿態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行誤差補(bǔ)償校 正，及GNSS天線偏心分量改正，得到最終的載荷三維空間坐標(biāo)的定位結(jié)果。
[0088] 為了保證實(shí)時(shí)跟蹤效果，在載荷實(shí)時(shí)坐標(biāo)解算過程中，載荷中的POS系統(tǒng)接收 GNSS差分信號(hào)并參與位置及姿態(tài)的組合解算，并輸出組合解算的高頻率（大于50Hz)、高精 度位置及姿態(tài)數(shù)據(jù)（三維坐標(biāo)位置精度優(yōu)于〇. 3m、姿態(tài)精度優(yōu)于0. Γ )，傳感器控制系統(tǒng) 對(duì)接收的組合定位定姿數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)位置改正得到載荷三維坐標(biāo)定位結(jié)果，當(dāng)定位結(jié) 果與當(dāng)前任務(wù)的目標(biāo)位置間的差異達(dá)到指定閾值范圍、且穩(wěn)定平臺(tái)的姿態(tài)與當(dāng)前任務(wù)點(diǎn)規(guī) 劃的目標(biāo)姿