CN104807456B - 一种gps无信号时自动返航的方法 - Google Patents

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    • G01C21/00—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00

Abstract

本发明公开了一种GPS无信号时自动返航的方法，飞机航行途中通过高清摄像系统获取地面建筑视频信息并存储在图像存储系统中，通过图像处理算法提取建筑物和地形的特征信息，建立成航线信息库，返航时同样获取地面建筑图像、地形，图像进行垂直翻转处理后与已有航线特征信息库比对，如果多个特征建筑物或地形与航线信息库匹配，借助测距装置可确认航线确定飞机的瞬时位置，从而引导飞机自动返航。本发明在GPS无信号时也能实现自动返航，能够广泛到应用到实际的民用、军用飞机等各种飞机返航中，既不依赖外部控制系统，又不需接收GPS信号等数据，应用在军用飞机中尤其能体现出隐蔽的优势。

Description

一种GPS无信号时自动返航的方法
技术领域
本发明涉及GPS导航技术领域，具体是一种GPS无信号时自动返航的方法。
背景技术
飞机导航系统可以确定飞机的位置并引导飞机按预定航线飞行。确定飞机位置的方法通常有目视定位、航位推算和几何定位三种，现有的GPS无信号时自动返航方法强调以图像识别地面建筑物等，记录航线信息，通过图像比对确定飞机的瞬时位置，从而引导飞机自动返航。因此传统的返航方法要么依赖于GPS等卫星定位信号，要么依赖于控制站等外部控制系统，在战争等情况下GPS无信号、控制站异常时将无法定位、返航。
发明内容
本发明的目的在于提供一种定位经度高、使用方便的GPS无信号时自动返航的方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种GPS无信号时自动返航的方法，具体步骤如下：
(1)飞机航行途中通过高清摄像装置实时获取地面建筑视频信息并存储在图像存储系统中，图像识别系统通过图像处理算法提取建筑物和地形的特征信息，建立成航线信息库；
(2)飞机返航时再通过高清摄像装置实时获取地面建筑视频信息，图像识别系统通过图像处理算法提取建筑物和地形的特征信息，并对返航提取的建筑物和地形的特征信息进行垂直翻转处理；
(3)将垂直翻转处理后的建筑物和地形的特征信息与航线信息库中的建筑物和地形的特征信息进行匹配；
(4)若垂直翻转处理后的建筑物、地形的形状与航线信息库中的建筑物、地形的形状一致，并且垂直翻转处理后的两个建筑物、特殊地形三者之间的相对距离与航线信息库中相同两个建筑物、特殊地形三者之间的相对距离相等，则飞机处于正确的返航位置；反之，则借助测距装置计算距离并拟合返航航线，并根据偏差调整航向确定飞机的瞬时位置，从而引导飞机自动返航。
作为本发明再进一步的方案：所述高清摄像装置、图像存储系统、图像识别系统和测距装置均与控制系统连接，所述控制系统还连接有补光装置和人机交互装置。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明在GPS无信号时也能实现自动返航，能够广泛到应用到实际的民用、军用飞机等各种飞机返航中，既不依赖外部控制系统，又不需接收GPS信号等数据，应用在军用飞机中尤其能体现出隐蔽的优势。
附图说明
图1为本发明中飞机通过特征建筑物和地形记录航线示意图。
图2为本发明中飞机通过特征建筑物和地形确定返航路线示意图。。
图3为本发明中返航航线偏离校准示意图。
图4为本发明的系统框图。
图5为本发明的流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
请参阅图1-5，一种GPS无信号时自动返航的方法，具体步骤如下：
(1)飞机航行途中通过高清摄像装置实时获取地面建筑视频信息并存储在图像存储系统中，图像识别系统通过图像处理算法提取建筑物和地形的特征信息，建立成航线信息库；
(2)飞机返航时再通过高清摄像装置实时获取地面建筑视频信息，图像识别系统通过图像处理算法提取建筑物和地形的特征信息，由于飞机往返航线获取的相同位置图像是反向的，因此对返航提取的建筑物和地形的特征信息进行垂直翻转处理；
(3)将垂直翻转处理后的建筑物和地形的特征信息与航线信息库中的建筑物和地形的特征信息进行匹配；
(4)若垂直翻转处理后的建筑物、地形的形状与航线信息库中的建筑物、地形的形状一致，并且垂直翻转处理后的两个建筑物、特殊地形三者之间的相对距离与航线信息库中相同两个建筑物、特殊地形三者之间的相对距离相等，则飞机处于正确的返航位置；反之，则借助测距装置计算距离并拟合返航航线，并根据偏差调整航向确定飞机的瞬时位置，从而引导飞机自动返航。
所述高清摄像装置、图像存储系统、图像识别系统和测距装置均与控制系统连接，所述控制系统还连接有补光装置和人机交互装置。所述补光装置可在夜间或照度较低时提高视频质量，更利于图像分析。
请参阅图3，飞机在返航过程中，根据识别到的建筑物A和建筑物B，可确定当前返航航线的理论位置为C，飞机理论位置C到建筑物A、建筑物B的距离分别应为a、b，飞机实际位置C′到建筑物A、建筑物B的距离分别为a′、b′，若a不等于a′或b不等于b′，则判定飞机实际位置C′和理论位置C不一致，需要根据偏差距离L进行调整，利用a、a′、h值，根据下述公式1计算偏差距离L：
本发明在GPS无信号时也能实现自动返航，能够广泛到应用到实际的民用、军用飞机等各种飞机返航中，既不依赖外部控制系统，又不需接收GPS信号等数据，应用在军用飞机中尤其能体现出隐蔽的优势。
上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (2)

1.一种GPS无信号时自动返航的方法，其特征在于，具体步骤如下：
(1)飞机航行途中通过高清摄像装置实时获取地面建筑视频信息并存储在图像存储系统中，图像识别系统通过图像处理算法提取建筑物和地形的特征信息，建立成航线信息库；
(2)飞机返航时再通过高清摄像装置实时获取地面建筑视频信息，图像识别系统通过图像处理算法提取建筑物和地形的特征信息，并对返航提取的建筑物和地形的特征信息进行垂直翻转处理；
(3)将垂直翻转处理后的建筑物和地形的特征信息与航线信息库中的建筑物和地形的特征信息进行匹配；
(4)若垂直翻转处理后的建筑物、地形的形状与航线信息库中的建筑物、地形的形状一致，并且垂直翻转处理后的两个建筑物、特殊地形三者之间的相对距离与航线信息库中相同两个建筑物、特殊地形三者之间的相对距离相等，则飞机处于正确的返航位置；反之，则借助测距装置计算距离并拟合返航航线，并根据偏差调整航向确定飞机的瞬时位置，从而引导飞机自动返航。
2.根据权利要求1所述的GPS无信号时自动返航的方法，其特征在于，所述高清摄像装置、图像存储系统、图像识别系统和测距装置均与控制系统连接，所述控制系统还连接有补光装置和人机交互装置。
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