本發明公開了一種機載視頻對地擺掃偵察方法，涉及飛行器制導與導航領域。本發明方法通過坐標系變換、求解視頻幀的周期規律、對偵察區域進行分割等步驟實現對地擺掃偵察。本方法可以提高偵察效率，降低偵察覆蓋的未覆蓋率，有效解決視頻偵察中存在的偵察覆蓋效率低及覆蓋盲區問題。

技術領域

本發明涉及飛行器制導與導航以及無人機視頻偵察技術領域，特別是指一種機載視頻對地擺掃偵察方法。

背景技術

無人機視頻偵察技術隨著制導與導航技術的發展逐漸成為研究的熱點問題，其在偵察監視、航空測繪等方面得到越來越廣泛的應用。特別是以視頻對地擺掃成像為載荷工作模式的視頻偵察受到了國內外學者的廣泛關注。由于現階段視頻偵察沒有考慮視頻擺掃的運動特點及成像規律，導致偵察覆蓋時存在偵察盲區及效率低的問題。

國內外學者對該領域進行了深入的研究：Xu Anqi等人用細胞分解法將偵察區域劃分為子單元，然后遍歷所有子單元，實現偵察覆蓋。該方法能夠有效將障礙物劃分為非覆蓋區域，但細胞分解法對于障礙物的處理犧牲了部分偵察區域。Kevon Scott等人首先搜索區域內最佳成像點，然后將點的分配問題轉化為VRP問題，實現航跡規劃。但只考慮了成像的分辨率，沒有考慮偵察覆蓋是否存在盲區。Gustavo S.C.Avellar等人利用多機協同技術實現偵察覆蓋。以單機最小覆蓋時間為依據劃為子區域，然后將多機覆蓋問題轉化為混合整數線性規劃問題，從而實現區域覆蓋時間最小。但沒有考慮覆蓋效率及是否存在盲區的問題。徐博等人以路徑代價和多余覆蓋率為指標，給出偵察區域下最優偵察航向及航跡。但沒有結合擺掃規律，導致覆蓋效率不高。

上述算法針對視頻偵察進行了創新與改進，但仍存在以下問題：未考慮視頻載荷擺掃的工作模式；未結合視頻擺掃成像的規律及面積；忽略了視頻擺掃成像規律對于偵察策略的影響。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提出一種機載視頻對地擺掃偵察方法，該方法可用于以視頻對地擺掃成像為載荷工作模式的視頻偵察中，能夠依據視頻擺掃過程中的視頻幀成像規律計算視頻擺掃時間內對地成像的面積，可以提高偵察效率，降低偵察覆蓋的未覆蓋率，有效解決視頻偵察中存在偵察覆蓋效率低及覆蓋盲區問題。

基于上述目的，本發明提供的技術方案是：

一種機載視頻對地擺掃面積計算方法，其包括以下步驟：

步驟一：建立基礎坐標系，并求解擺動角度為0時，視頻幀的5個點坐標；

步驟二：將初始視頻幀的5個點坐標經坐標變換，變換至載荷坐標系下；

步驟三：根據坐標軸旋轉變換原理，求解任意擺動角度下視頻幀的點坐標；

步驟四：將任意視頻幀的5個點坐標經坐標變換，變換至機體坐標系下；

步驟五：將機體坐標系旋轉至真實航向位置，然后考慮無人機姿態對于成像的影響，得到修正后的視頻幀點坐標；

步驟六：根據步驟五計算得到的視頻幀點坐標及無人機位置，解得在地面真實成像的視頻幀點坐標；

步驟七：求解周期擺掃時間內所有視頻幀在地面成像的點坐標，獲得最終形成的不規則多邊形區域的邊界點坐標及面積；

步驟八：根據周期時間內視頻對地擺掃面積，確定每條航帶的成像范圍，用每條航帶的成像范圍對偵察區域進行分割，從而實現全覆蓋偵察。

可選的，所述步驟一的具體方式為：

(101)建立基礎坐標系，坐標系的原點為(0,0,0)點，x軸為航向，y軸為機翼右側，z軸由右手定則確定；

(102)以載荷垂直對地方向為0度方向，則此時視頻幀的5個點坐標為：

正下方o點坐標：(0,0,h)