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申请/专利权人：北京理工大学

摘要：本发明公开了基于非线性图优化的多视角三维动态环境态势图创建方法，属于态势图创建技术领域；本发明公开了一种基于非线性图优化的多视角三维动态环境态势图创建方法，各无人机利用自身位姿、载机提供的电子地图和识别到的目标信息，经过一系列计算步骤，完成多视角三维动态环境态势图的创建。本发明能够有效降低复杂任务环境下无人机群协同的难度，保证无人机群在执行协同任务时能根据环境的演化，通过信息共享和分布计算，动态生成当前任务区域的态势图，将各种目标的位置、重要性等信息融合在一起，实现目标在各无人机之间的准确匹配，最大程度上提高任务执行的效果。

主权项：1.基于非线性图优化的多视角三维动态环境态势图创建方法，其特征在于，各无人机利用自身位姿、载机提供的电子地图和识别到的目标信息，经过一系列计算步骤，完成多视角三维动态环境态势图的创建，具体包括以下内容：步骤1、基准坐标系和地貌信息表建立：利用载机、光电探测装置和定位装置提供的数据建立基准坐标系；从载机提供的电子地图中提取重要的地貌数据，将其存于一张表中，形成地貌信息表；步骤2、无人机、目标、地貌坐标变换：结合各无人机的位置和姿态，将识别到的目标的图像坐标转换到步骤一中所建立的基准坐标系；无人机与目标之间的坐标系转换更进一步地包括：首先将目标的坐标从图像坐标系转换到摄像机坐标系，然后从摄像机坐标系转换到无人机本体坐标系，最后转换到基准坐标系；地貌坐标变换指在确定基准坐标系后，根据地貌在数字地图所在原坐标系中的坐标与基准坐标系变换矩阵完成变换；所述无人机、目标之间坐标变换具体包括以下内容：在各无人机定位装置组件的回转中心建立无人机本体坐标系OmXmYmZm，其Y轴指向载机机头方向，Z轴竖直向上，X轴向右；在光电探测装置中伺服框架处于零位时的摄像机光心处建立摄像机坐标系OcXcYcZc，以其光轴作为Zc轴，正方向为指向目标的方向，Xc轴沿图像u轴方向向右，Yc轴沿图像v轴方向向下；设目标中心的图像坐标为[u,v]T，则目标在摄像机坐标系中的坐标[xc,yc,zc]T为： （1）其中，kx、ky、u0和v0为摄像机内参数，事先使用棋盘格对摄像机标定得到；由式（1）得出摄像机坐标系下的坐标为： （2）由于光电探测装置与无人机本体固联，摄像机坐标系与无人机本体坐标系之间的变换矩阵可于出厂时事先完成标定，设其为Tcm；设导航单元给出的无人机的偏航角为ψ，俯仰角为θ，横滚角为φ，其当前位置为[px,py,pz]T，则无人机本体坐标系在基准坐标系中的表示为： （3）其中，s.和c.分别表示sin.和cos.；摄像机坐标系在基准坐标系中的表示为： （4）其中，R为3×3旋转矩阵，p为3×1平移向量；设目标在基准坐标系中的位置为[xr,yr,zr]T，由于目标在地面，设其z坐标为0，由式（1）和式（4）可得： （5）设a=xczc，b=yczc，上式经整理： （6）目标在基准坐标系中的坐标xr和yr用下式解出： （7）至此，各无人机、目标在基准坐标系下的坐标[px,py,pz]T和[xr,yr,zr]T都已获得步骤3、坐标平差：利用坐标平差算法将各无人机所感知的任务区域局部信息进行融合，得到各目标的唯一坐标，并修正无人机导航系统的误差；步骤4、态势图建立：综合步骤1-3所得内容，获得各无人机和各目标的优化后坐标，结合对其他无人机和目标的评估，获得态势图各要素的完整信息，进而生成一张统一的任务区域态势图。

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