概述

基于跨视角图像地理定位的无人机自主导航技术

需求详情

1、希望解决的主要技术： 目前，无人机的自主导航主要以全球卫星导航系统GNSS和惯性导航系统 INS 组合导航为主,引入 GPS 的绝对位置信息消除了 INS 传播过程积累的误差,实现无人机的自主导航。然而，过于依赖 GPS 是有风险的，特别是复杂电磁环境下，GPS 信号特别弱甚至没有，而且随着 GPS 干扰技术的快速发展，无人机在自主导航中也容易受到恶意攻击。而单一的依靠 INS 进行导航，由于测量器件 IMU 的数据漂移误差在无人机飞行过程中一直累积，需要使用其他辅助手段对误差进行补偿。 因此，探索 GNSS 系统失效环境下的无人机自主定位导航技术很有必要。本项目将通过跨视角图像地理定位技术，使用视觉定位替代 GPS 信息修正惯性导航系统的发数据漂移，从而实现无人机等空中平台任务全过程高精度自主定位导航。 2、需求提出背景及主要应用领域方向: 无人机影像与数字影像地图的匹配定位作为一种辅助导航方法，可以校正惯性导航系统的累计误差，两者组合的导航系统精度高，抗干扰能力强。特别是随着近几年来高分辨卫星影像的发展，视觉辅助的惯性导航技术越来越受到国防部门和研究机构的重视。 视觉导航定位技术通过机载相机传感器影像与参考地理图像数据的匹配，获得飞行器在地理坐标系下的位置、速度等导航信息，具有良好自主性、精度高、抗干扰能力强的特点。根据视觉导航定位的机理不同，，现有空基平台可用的视觉导航技术包括预处理基准图匹配的视觉定位技术、基于原生基准图匹配的视觉定位技术两大类。 3、技术难点： 基于视觉的导航和定位技术仍处于探索阶段，因此本项目以视觉定位为基础，以实现自主导航定位为目标，技术难点包括以下几部分内容: 跨视角图像带来的地理特征视觉外观变化巨大; 采集图像存在的遮挡情况，如地面目标被云层遮挡; 不同视角、时间、天气、光线情况代来的图像明暗、色调、阴影等存在显著差异; 4、对主要技术指标、成本、周期等有关要求: 飞行高度 10km 时: 光轴与地理垂直方向夹角在[0，30°]，无人机定位误差:不大于 25m; 光轴与地理垂直方向夹角在[30°，45°]，无人机定位误差:不大于 30m; 光轴与地理垂直方向夹角在[45°，60°]，无人机定位误差不大于 50m; 在该定位精度指标下，无人机可保障飞行安全的同时，实现高精度特定目标侦察和打击等任务的闭环。