CN105182319A - 一种基于射频和双目视觉的目标定位系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于射频和双目视觉的目标定位系统及方法，包括目标粗定位模块和目标精确定位模块；其中，所述目标粗定位模块具有信号发生单元和信号接收单元；所述目标粗定位模块根据所述信号发生单元和所述信号接收单元的发送和接收有关信号的时间获取有关信号在空中的传输时间，并基于所述传输时间来确定目标的搜索范围；所述目标精确定位模块根据所述目标的搜索范围确定目标的精确位置坐标。本发明还提供一种目标定位方法。

Description

一种基于射频和双目视觉的目标定位系统及方法

技术领域

本发明涉及目标定位领域，尤其涉及一种基于射频和双目视觉的目标精确定位的系统及方法。

背景技术

目前现有的导航和目标跟踪方法主要是基于人工实时控制的方法或者基于GPS的方法进行目标跟踪或导航，这些导航、定位和跟踪方法的精度较低，而且在没有GPS信号的情况下，如在建筑物密集区或室内等，这些方法将很难发挥有效的作用。针对上述情况，基于单目视觉的导航和目标跟踪方法应运而生，这种方法主要是通过设置一个摄像头摄取视频，然后对视频进行处理以达到不同任务的需求目的。然而，单目视觉缺乏目标的空间深度信息，其导航、定位和跟踪的精度难以保证。双目视觉则可以很准确的确定出目标的空间位置，但是双目的计算量较大，难以满足实时性的要求。因此，需要开发能够兼顾实时性和精确性的定位技术，以提高导航和目标跟踪的准确性。

发明内容

为了解决以上问题，本发明提供一种目标定位系统，包括目标粗定位模块和目标精确定位模块；其中，所述目标粗定位模块具有信号发生单元和信号接收单元；所述目标粗定位模块根据所述信号发生单元和所述信号接收单元的发送和接收有关信号的时间获取有关信号在空中的传输时间，并基于所述传输时间来确定目标的搜索范围；所述目标精确定位模块根据所述目标的搜索范围确定目标的精确位置坐标。

优选地，所述信号发生单元能够向所述信号接收单元发射询问信号，并接收来自所述信号接收单元的第一响应信号；所述信号接收单元能够从所述信号发生单元接收所述询问信号，并基于所接收到的所述询问信号向所述信号发生单元发送所述第一响应信号；所述目标粗定位模块能够记录所述信号发生单元发射所述询问信号的第一时间和收到所述信号接收单元的所述第一响应信号的第二时间以及所述信号接收单元接收到所述询问信号的第三时间和所述信号接收单元发出所述第一响应信号的第四时间；其中，所述目标粗定位模块通过将所述第二时间和所述第一时间的差值减去所述第四时间和所述第三时间的差值获取第一传输时间，并基于所述第一传输时间获取所述信号发生单元与所述目标之间的第一距离，基于所获取的所述第一距离来确定所述目标的搜索范围。

优选地，所述信号发生单元还能够向所述信号接收单元发送第二响应信号；所述信号接收单元还能够从所述信号发生单元接收所述第二响应信号；所述目标粗定位模块还能够记录所述信号发生单元发送所述第二响应信号的第五时间，以及所述信号接收单元接收到所述第二响应信号的第六时间；其中，所述目标粗定位模块还通过将所述第六时间和所述第四时间的差值减去所述第五时间和所述第二时间的差值获取第二传输时间，并基于所述第二传输时间获取所述信号发生单元与所述目标之间的第二距离，将所述第一距离和所述第二距离相加后除以2，以获取所述信号发生单元距离所述目标的平均距离，基于所述平均距离来确定所述目标的搜索范围。

优选地，所述信号发生单元具有第一计时单元，所述第一计时单元能够记录所述第一时间、所述第二时间和所述第五时间；所述信号接收单元具有第二计时单元，所述第二计时单元能够记录所述第三时间、所述第四时间和所述第六时间。

优选地，所述目标精确定位模块包括双目摄像机和视频处理单元；所述双目摄像机包括第一摄像头和第二摄像头，能够从不同方位和视角在所述目标的搜索范围内拍摄图片；所述视频处理单元能够对所述图片进行处理，获取目标的精确位置坐标。

优选地，所述视频处理单元根据所述目标的搜索范围控制所述第一摄像头和所述第二摄像头拍摄含有目标的图片。

优选地，所述视频处理单元利用所述含有目标的图片通过三角关系获取目标在所述第一摄像头和所述第二摄像头为参考的坐标系中其中之一的三维坐标。

优选地，所述目标精确定位模块还包括位移传感器，所述位移传感器能够获取摄像头坐标系和所述目标定位系统所在的飞行装置的坐标系之间的空间转换矩阵。

优选地，所述视频处理单元能够利用所述空间转换矩阵，将目标在所述摄像头坐标系中的三维坐标转换成目标在所述飞行装置的坐标系中的三维坐标。

优选地，所述信号发射单元设置在所述飞行装置上，所述信号接收单元设置在所述目标上。

本发明的另一发明提供了一种目标定位方法，包括：目标粗定位步骤，根据发送和接收有关信号的时间获取有关信号在空中的传输时间，并基于所述传输时间来确定目标的搜索范围；目标精确定位步骤，根据所述目标的搜索范围确定目标的精确位置坐标。

优选地，所述目标粗定位步骤包括；信号发生单元向信号接收单元发射询问信号；记录发射所述询问信号的第一时间；所述信号接收单元接收所述询问信号；记录接收所述询问信号的第三时间；所述信号接收单元基于所接收到的所述询问信号向所述信号发生单元发送第一响应信号、所述第三时间和发送所述第一响应信号的所记录的第四时间；所述信号发生单元接收所述第一响应信号、所述第三时间和所述第四时间；记录接收所述第一响应信号的第二时间；基于所述第一时间、所述第二时间、所述第三时间和所述第四时间计算所述信号发生单元距离目标的第一距离；基于所述第一距离确定所述目标的搜索范围；其中，通过将所述第二时间和所述第一时间的差值减去所述第四时间和所述第三时间的差值获取所述传输时间，并基于所述第一传输时间获取所述第一距离。

优选地，所述目标粗定位步骤还包括：所述信号发生单元向所述信号接收单元发送第二响应信号；记录发送所述第二响应信号的第五时间，并将所述第二时间和所述第五时间发送给所述信号接收单元；所述信号接收单元从所述信号发生单元接收所述第二响应信号、所述第二时间和所述第五时间；记录接收到所述第二响应信号的第六时间；通过将所述第六时间和所述第四时间的差值减去所述第五时间和所述第二时间的差值获取第二传输时间，并基于所述第二传输时间乘获取所述信号发生单元与所述目标之间的第二距离；将所述第一距离和所述第二距离相加后除以2，以获取所述信号发生单元距离所述目标的平均距离；基于所述平均距离来确定所述目标的搜索范围。

优选地，所述目标精确定位步骤还包括：图片获取步骤，第一摄像头和第二摄像头从不同方位和视角在所述目标搜索范围内拍摄图片；视频处理步骤，对所述图片进行处理，获取目标的精确位置坐标。

优选地，在所述图片获取步骤中，根据所述目标的搜索范围控制所述第一摄像头和所述第二摄像头拍摄含有所述目标的图片。

优选地，在所述视频处理步骤中，利用所述含有所述目标的图片通过三角关系获取所述目标在所述第一摄像头和所述第二摄像头为参考的坐标系中其中之一的三维坐标。

优选地，所述视频处理步骤还包括空间转换矩阵获取步骤，获取所述第一摄像头和所述第二摄像头的坐标系和目标定位系统所在的飞行装置的坐标系之间的空间转换矩阵。

优选地，在所述视频处理步骤中，利用所述空间转换矩阵，将目标所述在所述第一摄像头和所述第二摄像头的坐标系中的三维坐标转换成目标在所述飞行装置的坐标系中的三维坐标，获取目标的精确位置坐标。

本发明首先利用射频定位技术实现对目标的快速搜索和检测，确定目标的搜索范围。然后采用双目视觉定位的方法使用双目摄像机在确定的目标搜索范围内进行拍摄，对目标进行精确定位从而提高了定位的速度。同时本发明所述的系统只对1号摄像头图像进行处理，检测目标是否存在，2号摄像头的图片保存，即仅依赖2号摄像头拍摄的摄像头进行目标的检索与判断，完成目标精确定位，这样可以大大降低计算量，提高定位效率。

附图说明

图1为本发明所涉及的基于射频和双目视觉的目标定位系统的结构示意图；

图2为本发明所涉及的信号发生单元的结构示意图；

图3为本发明所涉及的信号接收单元的结构示意图；

图4为本发明涉及的基于射频和双目视觉的目标定位系统定位的流程图；

图5为本发明涉及的基于射频定位模块的粗定位的方法流程图；

图6为本发明涉及的基于射频定位模块的工作示意图；

图7为本发明所涉及的基于双目定位模块的精确定位的方法流程图；

图8为本发明所涉及的含定位目标的双目标定模型示意图。

具体实施方式

下面根据附图所示实施方式阐述本发明。此次公开的实施方式可以认为在所有方面均为例示，不具限制性。本发明的范围不受以下实施方式的说明所限，仅由权利要求书的范围所示，而且包括与权利要求范围具有同样意思及权利要求范围内的所有变形。

图1为本实施方式所涉及的基于射频和双目视觉的目标定位系统的结构示意图。如图1所示，所述系统包括射频定位模块1、双目定位模块2以及控制模块3，所述射频定位模块1包括信号发生单元11、信号接收单元12、核心处理单元13和输入输出单元14；所述双目定位模块2包括双目摄像机单元21、视频处理单元22、位移传感器单元23和输入输出单元24。所述射频定位模块1的信号发生单元11、核心处理单元13和输入输出单元14以及所述双目定位模块2的双目摄像机单元21、视频处理单元22、位移传感器单元23和输入输出单元24均设置于飞行装置上，且上述各单元之间可以通过数据线进行通信连接，进行数据传递。所述射频定位模块1的信号接收单元12设置于目标上，所述信号接收单元12与输入输出单元14可以通过无线通信方式进行通信连接，从而实现所述信号接收单元12与所述射频定位模块1的其他各单元之间的通信连接。所述控制模块3可以位于地面上，由操作人员控制，所述射频定位模块1和双目定位模块2可以通过无线通信方式与控制模块3进行通信。

其中，所述射频定位模块1的输入输出单元14、信号发生单元11和核心处理单元13设置于飞行装置上，能够通过数据总线15进行相互通信连接；所述射频定位模块1和所述双目定位模块2之间可以通过数据线等方式进行通信连接。控制模块3通过所述射频定位模块1的所述输入输出单元14实现与所述射频定位模块1进行无线通信，并进行信息交换。所述无线通信可以包括蓝牙或wifi等无线通信。

图2为本实施方式所涉及的信号发生单元的结构示意图。如图2所示，所述信号发生单元11包括无线信号发射装置111、计时单元112、处理单元113和存储单元114，其中所述无线信号发射装置111能够发射无线电信号（即询问信号），所述处理单元113能够对所述信号发生单元11所接收到的数据信息进行处理，并且控制所述无线信号发射装置111发射无线电信号，所述计时单元112具有计时功能，能够对无线信号发射装置111发射无线电信号的时间信息和所述信号发生单元11接收到所述信号接收单元12所发送的响应信号的时间信息进行记录，所述存储单元114可以存储所述计时单元112所记录的时间信息以及其他数据或信息等，同时所述计时单元112也可以将所记录的时间信息发送到所述核心处理单元13。优选地，所述无线电发射装置111为UWB信号发射装置，能够发射UWB信号。上述UWB信号为超宽频信号，具有多频道、高带宽、低功率等优点，工作于3.1GHz～10.6GHz。

图3为本实施方式所涉及的信号接收单元的结构示意图。如图3所示，所述信号接收单元12包括无线信号接收装置121、计时单元122、处理单元123和存储单元124，其中所述无线信号接收装置121能够接收来自所述信号发生单元11的无线电信号，所述处理单元123能够对所述信号接收单元12所接收到的无线电信号和数据信息进行处理，产生响应信号，并将所述响应信号发送给信号发生单元11和核心处理单元13，所述计时单元122具有计时功能，能够对无线信号接收装置121接收来自所述信号发生单元11的无线电信号的时间信息和所述处理单元123所发送的响应信号的时间信息进行记录，所述存储单元124可以存储所述计时单元122所记录的时间信息以及其他数据或信息等，同时所述计时单元122也可以将所记录的时间信息发送到所述核心处理单元13。

返回图1所示，所述核心处理单元13能够利用信号发生单元11和信号接收单元12发射和接收无线电信号以及发送和接收相关数据信息等的时间信息计算目标的搜索范围，并将该搜索范围信息发送给双目定位模块2。同时，该核心处理单元13能够接收控制模块3发送的信息并控制信号发生单元11和信号接收单元12发射或接收无线电信号以及发送和接收相关数据信息等的工作，如控制无线电信号发射的频率、信道、时钟等。

所述双目定位模块2的双目摄像机单元21包括1号和2号摄像头，两部摄像头的方位和视角可以不同，能够分别同时对某特定区域进行目标的拍摄，并将拍摄的图片发送至视频处理单元22。所述视频处理单元22内部设置未图示的存储装置，存储有图像处理算法并且能够存储双目摄像机拍摄的图片；所述视频处理单元22能够利用存储的图像处理算法对接收到的图片进行处理，并获得所述双目摄像机单元21所拍摄的目标的精确坐标；同时所述视频处理单元22能够根据射频定位模块1发送的目标搜索范围信息控制双目摄像机单元21在搜索范围内有目标的区域拍摄图片。所述位移传感器单元23能够获取双目摄像机单元21坐标系与飞行装置的坐标系之间的空间转换矩阵，并将该矩阵发送至所述视频处理单元22。所述双目定位模块2的所述输入输出单元24、所述双目摄像机单元21、视频处理单元22和所述位移传感器单元23通过数据总线25进行相互通信连接。同时，所述双目定位模块2能够与控制模块3进行无线通信，并进行信息交换。所述无线通信可以包括蓝牙或wifi等无线通信。

控制模块3具有未图示的蓝牙或wifi等无线通信部件，能够接收射频定位模块1发送的目标搜索范围信息和双目定位模块2发送的目标精确位置信息，并将接收到的信息显示在未图示的显示器上，为操作人员提供参考；操作人员通过显示器或者其他输入设备（未图示）向射频定位模块1和双目定位模块2发送控制信息。

此外，所述目标定位系统还具有未图示的存储模块，能够存储所述目标定位系统的定位记录等信息，所述双目定位模块2能够与该存储模块进行通信连接，并且能够调用该存储模块存储的信息。

图4为本实施方式所涉及的基于射频和双目视觉的目标定位系统定位的流程图。如图4所示，操作人员对所述目标定位系统通电，并通过控制模块3对系统的硬件芯片以及无线电信号发射的控制信息等进行初始化，例如初始化输入输出单元14的接口，以及无线电信号的发射的频率、信道、时钟等信息（步骤S1）。操作人员通过控制模块3向飞行装置上的射频定位模块1和双目定位模块2发送定位任务，飞行装置的射频定位模块1的核心处理单元13判断是否接收到定位任务（步骤S2）。飞行装置的射频定位模块1的核心处理单元13判断没有收到定位任务（步骤S2为否），则继续等待接收定位任务。如果射频定位模块1的核心处理单元13判断接收到所述定位任务（步骤S2为是），则由射频定位模块1对目标进行粗定位，确定目标搜索范围（步骤S3），并将目标搜索范围发送至双目定位模块2和控制模块3（步骤S4）。

图5为本实施方式所涉及的步骤S3中所述射频定位模块1确定目标搜索范围的流程图。图6为本实施方式所涉及的射频定位模块1的工作示意图。根据图5和图6具体说明目标粗定位的过程。在所述射频定位模块1的核心处理单元13判断接收到所述定位任务后，所述核心处理单元13指示所述信号发生单元11的处理单元113让所述无线信号发射装置111发射带有ID信息的无线电信号（Poll信号），以及所述信号发生单元11的计时单元112记录发射上述Poll信号的时间T _a 并将时间T _a 存储到所述信号发生单元11的存储单元114中（步骤S31）。其中，上述ID信息可以是飞行装置的特定编号或者为信号接收单元12能够识别所述信号发生单元11的特定码信息。所述信号发生单元11所发射的Poll信号由目标上的所述信号接收单元12接收。所述信号接收单元12的处理单元123根据ID信息判断所述信号接收装置121是否接收到来自所述信号发生单元11的所述Poll信号（步骤S32）。如果所述信号接收单元12的处理单元123判断未接收到所述Poll信号（步骤S32为否），则继续等待。如果所述信号接收单元12的处理单元123判断接收到所述Poll信号（步骤S32为是），所述信号接收单元12的计时单元122记录接收到所述Poll信号的时间T _b 并存储到所述信号接收单元12的存储单元124（步骤S33）。所述信号接收单元12的处理单元123对所收到的Poll信号进行确认处理并产生相应的响应信号（步骤S34），并将带有ID信息的所述响应信号、发送所述响应信号时所记录的发送时间T _d 和所述时间T _b 等信息一起发送至所述信号发生单元11（步骤S35）。所述信号发生单元11的处理单元113接收到信号接收单元12发送的信息后，根据所述ID信息判断是否接收到步骤S35发送的响应信号及所述时间T _d 和所述时间T _b 等信息（步骤S36）。如果所述信号发生单元11的处理单元113判断未接收到所述响应信号等信息（步骤S36：否），则继续等待。如果所述信号发生单元11接收到所述响应信号等信息（步骤S36：是），所述信号发生单元11的计时单元112记录接收到所述响应信号的时间T _c 并存储到所述信号发生单元11的存储单元114（步骤S37），同时所述信号发生单元11对接收到的响应信号进行确认处理。所述信号发生单元11将上述所有的时间信息T _a 、T _b 、T _c 、T _d 都发送至核心处理单元13，所述核心处理单元13计算无线信号（Poll信号）和响应信号在空中飞行所用时间之和T ₁ ＝(T _c －T _a )－(T _d －T _b )。同时，因为信号在空中的飞行速度可视为与光速相当，所以可以测算飞行装置与目标之间的距离为d ₁ =（T ₁ ×光速）/2（步骤S38）。

由于所述信号接收单元12和所述信号发生单元11的时钟可能会存在不同步的情况，即存在时钟差，如果直接采用无线信号在空中飞行的时间T ₁ 为所述信号接收单元12所接收到信号的时间T _b 减去所述信号发生单元11所发射所述信号的时间T _a ，即(T _b －T _a )，则会因为所述信号接收单元12和所述信号发生单元11之间所存在的时钟差导致上述所计算出来的信号在空中的飞行时间不准确。然而，采用了本实施方式所提供的方法，消除了所述信号接收单元12和所述信号发生单元11的时钟存在不同步所带来的不利影响。另外，由于(T _d －T _b )为所述信号接收单元12从接收到来自所述信号发生单元11的无线信号起到所述信号接收单元12发送响应信号止的时间间隔，在该时间间隔内，无线信号并没有在空中飞行，因而需要减除，从而更加精确地计算出无线信号在空中飞行的时间。

为了进一步地消除信号发生单元11和信号接收单元12的时钟差，所述信号发生单元11在收到所述信号接收单元12的响应信号的同时发出带有ID信息的另一响应信号、发送所述另一响应信号的时间T _e 以及时间信息T _c 等信息发送至所述信号接收单元12（步骤S39）。信号接收单元12的处理单元123根据ID信息判断接收到的信号是否为步骤S39发送的信息（步骤S10），如果所述信号接收单元12的处理单元123判断未接收到所述另一响应信号、时间T _e 以及时间信息T _c 等信息（步骤S310为否），则继续等待。如果信号接收单元12接收到所述另一响应信号、时间T _e 以及时间信息T _c 等信息（步骤S310为是），所述信号接收单元12的计时单元122记录接收到所述信息的时间T _f 并存储到所述信号接收单元12的存储单元124（步骤S311）。之后所述信号接收单元12将步骤S35～S311中的时间信息T _e 、T _f 、T _c 、T _d 发送至核心处理单元13，所述核心处理单元13计算所述响应信号和所述另一响应信号在空中的飞行时间之和为T ₂ ＝(T _f －T _d ）－(T _e －T _c )，并测算出飞行装置与目标之间的距离d ₂ =（T ₂ ×光速）/2（步骤S312）。核心处理单元13对上述步骤S38和S312中的两个距离取平均，即为飞行装置与目标之间的距离：d＝(d ₁ ＋d ₂ )/2（步骤S313）。核心处理单元13基于飞行装置与目标之间的距离并根据无线电发射芯片自身误差σ得到目标的搜索范围(d－d _σ ，d＋d _σ )（其中d _σ 为距离误差；芯片自身都有误差，单位是纳秒、毫秒等时间单位）（步骤S314）。

返回图4，将上述搜索范围发送至双目定位模块2和控制模块3（步骤S4）。

当射频定位模块对目标进行粗定位后，由双目定位模块2根据射频定位模块发送的目标搜索范围信息对目标进行精确定位（步骤S5）。

图7为本发明所涉及的基于双目定位模块的精确定位的方法流程图。图8为本发明所涉及的含定位目标的双目标定模型示意图。如图7所示，首先视频处理单元22通过接收到的目标搜索范围信息控制双目摄像机单元21的1号、2号摄像头从不同视角及方位分别对在搜索范围内有目标的区域进行拍摄，并将拍摄的图片传输至视频处理单元22（步骤S51）。视频处理单元22对接收的图片进行目标检索，判断是否检索出具有目标的图片（步骤S52）。如果所述视频处理单元22未检索到含有目标的图片（步骤S52为否），则继续检索。如果所述视频处理单元22检索到了含有目标的图片（步骤S52为是），则所述视频处理单元22对含有目标的图片进行处理，如图8所示分别获得在1号摄像头和2号摄像头所拍摄的图片中目标的二维图像坐标P ₁(u，v)和P ₂(u′，v′)(步骤S53)。

然后获取目标中心在1号摄像头坐标系C或者在2号摄像头坐标系C’中的三维坐标(X，Y，Z)，在本实施方式中以1号摄像头坐标系C为参考系进行计算说明（步骤S54）；具体的，如图8所示，1号摄像头的光轴1平行于2号摄像头的光轴2，通过三角关系可求出目标在以1号摄像头为参考的坐标系C中的三维坐标P(X，Y，Z):

(为像元长度)

上式中，f为摄像头焦距，L为两摄像头之间的距离，d=u－u′为视差，（u ₀ ，v ₀ ）是摄像头成像平面中心像素点的坐标。最后根据空间转换矩阵获取目标中心在飞行装置的坐标系中的三维坐标(X _O ，Y _O ，Z _O )（记为O）（步骤S55）；具体的，由安装在飞行装置中的位移传感器单元23实时测得1号摄像头坐标系C中（X，Y，Z）与飞行装置的坐标系O(X _O ，Y _O ，Z _O )之间的空间转换矩阵T（X _x ，Y _y ，Z _z ）的各参数X _x 、Y _y 、Z _z ，则目标中心的三维坐标可以由1号摄像头为参考的坐标系C转换至飞行器坐标系中：

。

获取目标中心在飞行装置的坐标系中的三维坐标O(X _O ，Y _O ，Z _O )即目标的精确位置坐标后，将该位置坐标信息发送至控制模块3（步骤S6）。

此后，在获取任意目标之后，通过以上计算步骤，就可以将目标空间坐标转换到飞行装置坐标中，实现目标相对于飞行器坐标系的空间精确定位。

Claims (18)

1.一种目标定位系统，包括目标粗定位模块和目标精确定位模块；其中，

所述目标粗定位模块具有信号发生单元和信号接收单元；

所述目标粗定位模块根据所述信号发生单元和所述信号接收单元的发送和接收有关信号的时间获取有关信号在空中的传输时间，并基于所述传输时间来确定目标的搜索范围；

所述目标精确定位模块根据所述目标的搜索范围确定目标的精确位置坐标。

2.根据权利要求1所述的目标定位系统，其特征在于：

所述信号发生单元能够向所述信号接收单元发射询问信号，并接收来自所述信号接收单元的第一响应信号；

所述信号接收单元能够从所述信号发生单元接收所述询问信号，并基于所接收到的所述询问信号向所述信号发生单元发送所述第一响应信号；

所述目标粗定位模块能够记录所述信号发生单元发射所述询问信号的第一时间和收到所述信号接收单元的所述第一响应信号的第二时间以及所述信号接收单元接收到所述询问信号的第三时间和所述信号接收单元发出所述第一响应信号的第四时间；

其中，所述目标粗定位模块通过将所述第二时间和所述第一时间的差值减去所述第四时间和所述第三时间的差值获取所述第一传输时间，基于所述第一传输时间获取所述信号发生单元与所述目标之间的第一距离，并基于所获取的所述第一距离来确定所述目标的搜索范围。

3.根据权利要求2所述的目标定位系统，其特征在于：

所述信号发生单元还能够向所述信号接收单元发送第二响应信号；

所述信号接收单元还能够从所述信号发生单元接收所述第二响应信号；

所述目标粗定位模块还能够记录所述信号发生单元发送所述第二响应信号的第五时间，以及所述信号接收单元接收到所述第二响应信号的第六时间；

其中，所述目标粗定位模块还通过将所述第六时间和所述第四时间的差值减去所述第五时间和所述第二时间的差值获取第二传输时间，并基于所述第二传输时间获取所述信号发生单元与所述目标之间的第二距离，

将所述第一距离和所述第二距离相加后除以2，以获取所述信号发生单元距离所述目标的平均距离，

基于所述平均距离来确定所述目标的搜索范围。

4.根据权利要求3所述的目标定位系统，其特征在于：

所述信号发生单元具有第一计时单元，所述第一计时单元能够记录所述第一时间、所述第二时间和所述第五时间；

所述信号接收单元具有第二计时单元，所述第二计时单元能够记录所述第三时间、所述第四时间和所述第六时间。

5.根据权利要求1～4任意一项所述的目标定位系统，其特征在于：

所述目标精确定位模块包括双目摄像机和视频处理单元；

所述双目摄像机包括第一摄像头和第二摄像头，能够从不同方位和视角在所述目标的搜索范围内拍摄图片；

所述视频处理单元能够对所述图片进行处理，获取目标的精确位置坐标。

6.根据权利要求5所述的目标定位系统，其特征在于：

所述视频处理单元根据所述目标的搜索范围控制所述第一摄像头和所述第二摄像头拍摄含有目标的图片。

7.根据权利要求6所述的目标定位系统，其特征在于：

所述视频处理单元利用所述含有目标的图片通过三角关系获取目标在所述第一摄像头和所述第二摄像头为参考的坐标系中其中之一的三维坐标。

8.根据权利要求7所述的目标定位系统，其特征在于：

所述目标精确定位模块还包括位移传感器，所述位移传感器能够获取摄像头坐标系和所述目标定位系统所在的飞行装置的坐标系之间的空间转换矩阵。

9.根据权利要求8所述的目标定位系统，其特征在于：

所述视频处理单元能够利用所述空间转换矩阵，将所述目标在所述摄像头坐标系中的三维坐标转换成所述目标在所述飞行装置的坐标系中的三维坐标。

10.根据权利要求1～4任意一项所述的目标定位系统，其特征在于：所述信号发射单元设置在飞行装置上，所述信号接收单元设置在所述目标上。

11.一种目标定位方法，包括：

目标粗定位步骤，根据发送和接收有关信号的时间获取有关信号在空中的传输时间，并基于所述传输时间来确定目标的搜索范围；

目标精确定位步骤，根据所述目标的搜索范围确定目标的精确位置坐标。

12.根据权利要求11所述的目标定位方法，其特征在于，所述目标粗定位步骤包括；

信号发生单元向信号接收单元发射询问信号；

记录发射所述询问信号的第一时间；

所述信号接收单元接收所述询问信号；

记录接收所述询问信号的第三时间；

所述信号接收单元基于所接收到的所述询问信号向所述信号发生单元发送第一响应信号、所述第三时间和发送所述第一响应信号的所记录的第四时间；

所述信号发生单元接收所述第一响应信号、所述第三时间和所述第四时间；

记录接收所述第一响应信号的第二时间；

基于所述第一时间、所述第二时间、所述第三时间和所述第四时间获取所述信号发生单元与目标之间的第一距离；

基于所述第一距离确定所述目标的搜索范围；

其中，通过将所述第二时间和所述第一时间的差值减去所述第四时间和所述第三时间的差值获取第一传输时间，并基于所述第一传输时间获取所述第一距离。

13.根据权利要求12所述的目标定位方法，其特征在于，所述目标粗定位步骤还包括：

所述信号发生单元向所述信号接收单元发送第二响应信号；

记录发送所述第二响应信号的第五时间，并将所述第二时间和所述第五时间发送给所述信号接收单元；

所述信号接收单元从所述信号发生单元接收所述第二响应信号、所述第二时间和所述第五时间；

记录接收到所述第二响应信号的第六时间；

通过将所述第六时间和所述第四时间的差值减去所述第五时间和所述第二时间的差值获取第二传输时间，并基于所述第二传输时间获取所述信号发生单元与所述目标之间的第二距离；

将所述第一距离和所述第二距离相加后除以2，以获取所述信号发生单元距离所述目标的平均距离；

基于所述平均距离来确定所述目标的搜索范围。

14.根据权利要求11～13任意一项所述的目标定位方法，其特征在于，所述目标精确定位步骤还包括：

图片获取步骤，第一摄像头和第二摄像头从不同方位和视角在所述目标搜索范围内拍摄图片；

视频处理步骤，对所述图片进行处理，获取目标的精确位置坐标。

15.根据权利要求14所述的目标定位方法，其特征在于：

在所述图片获取步骤中，根据所述目标的搜索范围控制所述第一摄像头和所述第二摄像头拍摄含有所述目标的图片。

16.根据权利要求15所述的目标定位方法，其特征在于：

在所述视频处理步骤中，利用所述含有所述目标的图片通过三角关系获取所述目标在所述第一摄像头和所述第二摄像头为参考的坐标系中其中之一的三维坐标。

17.根据权利要求16所述的目标定位方法，其特征在于：

所述视频处理步骤还包括空间转换矩阵获取步骤，获取所述第一摄像头和所述第二摄像头的坐标系和目标定位系统的所在的飞行装置的坐标系之间的空间转换矩阵。

18.根据权利要求17所述的目标定位方法，其特征在于：

在所述视频处理步骤中，利用所述空间转换矩阵，将所述目标所述在所述第一摄像头和所述第二摄像头的坐标系中的三维坐标转换成所述目标在所述飞行装置的坐标系中的三维坐标，获取目标的精确位置坐标。