CN112747729A - 一种基于图像视场匹配的光电吊舱陀螺漂移补偿的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有目标捕获功能的光电吊舱自动陀螺漂移补偿的方法。该方法在光电吊舱处于惯性静止状态下，对光学载荷图像内的目标进行捕获，并获得一段时间内的目标移动像元数，包括方位向和俯仰向，继而计算出陀螺方位漂移补偿参数和陀螺俯仰漂移补偿参数进行陀螺漂移补偿。采用本发明提供的陀螺漂移补偿的方法，具有目标捕获功能的光电吊舱能够根据当前光学载荷参数，自动进行陀螺漂移补偿。本发明的光电吊舱陀螺漂移补偿方法可同时补偿光电吊舱的方位和俯仰两个自由度，使光电吊舱的成像设备视轴能够持续、稳定的指向同一方向。

Description

一种基于图像视场匹配的光电吊舱陀螺漂移补偿的方法
技术领域
本发明属于自动化控制领域，具体涉及一种基于图像视场匹配的光电吊舱陀螺漂移补偿的方法，实现光电吊舱陀螺漂移的自动补偿。
背景技术
陀螺传感器是光电吊舱的核心传感器之一。但由于陀螺的特性，光电吊舱在启动后陀螺会存在静态漂移，陀螺的这种漂移会导致光电吊舱的光学视轴也随着漂移，最终影响吊舱的技术指标精度。所以，吊舱需要对陀螺的漂移进行补偿。一般对陀螺漂移的补偿采用对陀螺输出值进行积分并求平均值实现；或者利用组合导航原理，对陀螺输出值进行算法补偿；但是这种方式需要采用GPS或者其他传感器，因此增加了设备成本。
发明内容
有鉴于此，为了减少甚至消除陀螺漂移对光电吊舱成像的影响，本发明提出一种基于图像视场匹配的光电吊舱陀螺漂移补偿的方法，目的是在不增加额外设备的基础上，实现光电吊舱陀螺漂移的自动补偿。
为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的：
一种基于图像视场匹配的光电吊舱陀螺漂移补偿的方法，包括如下步骤：
步骤1：光电吊舱在启动并自检后工作在惯性静止状态，在光学载荷图像内选择目标进行捕获，同时开始计时一段时间Δt；
步骤2：得到在Δt时间内捕获目标在图像中方位方向移动的像元数Δx和俯仰方向移动的像元数Δy；
步骤3：根据捕获目标在图像中方位方向移动的像元数Δx、俯仰方向移动的像元数Δy、光学载荷焦距f和成像探测器像元大小l，计算Δt时间内光学载荷视轴漂移的方位角度A和俯仰角度E，其中
Figure BDA0002251864200000021
步骤4：利用Δt时间内光学载荷视轴漂移的方位角度A和俯仰角度E，计算出陀螺方位漂移补偿参数
Figure BDA0002251864200000022
和陀螺俯仰漂移补偿参数
Figure BDA0002251864200000023
步骤5：判断陀螺方位漂移补偿参数ωA和陀螺俯仰漂移补偿参数ωE是否大于设定的补偿阈值
Figure BDA0002251864200000025
如果大于设定的补偿阈值
Figure BDA0002251864200000026
将补偿参数ωA和ωE带入陀螺采样程序，进行陀螺漂移补偿。
优选地，所述阈值
Figure BDA0002251864200000027
为根据允许的每秒钟最大视场漂移角度计算得到。
优选地，所述阈值
Figure BDA0002251864200000028
为光学载荷当前视场的1％，即
Figure BDA0002251864200000024
其中n为成像探测器方位和俯仰中像元数的较大值。
有益效果：
本发明涉及一种具有目标捕获功能的光电吊舱自动陀螺漂移补偿的方法。采用本发明提供的陀螺漂移补偿的方法，具有目标捕获功能的光电吊舱能够根据当前光学载荷参数，自动进行陀螺漂移补偿。本发明的光电吊舱陀螺漂移补偿方法可同时补偿光电吊舱的方位和俯仰两个自由度，使光电吊舱的成像设备视轴能够持续、稳定的指向同一方向，而且不需要增加额外设备，补偿效果好。
附图说明
图1为本发明基于图像视场匹配的光电吊舱陀螺漂移补偿方法的流程图；
图2为光学载荷视场角计算示意图。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
结合图1所示，本发明提供了一种基于图像视场匹配的光电吊舱陀螺漂移补偿方法，所述方法包括：
S101、在光电吊舱启动并自检后吊舱工作在惯性静止状态，在光学载荷图像内选择目标进行捕获，同时开始计时一段时间Δt。Δt为目标捕获时间，通常选择4～6s。在选择目标时，选择特征明显的目标。特征明显的目标是指轮廓清晰的目标，一般目标与背景相似度大于设定值即可判定为清晰目标，其中设定值可以从30％～50％中选取。
S102、计时结束，计算获得Δt时间内捕获目标在图像中方位方向移动的像元数Δx和俯仰方向移动的像元数Δy。如图2所示，P和P’分别为移动前后的目标位置。
S103、根据捕获目标在图像中方位方向移动的像元数Δx和俯仰方向移动的像元数Δy，根据光学载荷焦距f和探测器像元大小l，计算目标捕获时间Δt内光学载荷视轴漂移的方位角度A和俯仰角度E，其中
Figure BDA0002251864200000031
Figure BDA0002251864200000032
104、根据目标捕获时间内光学载荷视轴漂移的方位角度A和俯仰角度E，计算出陀螺方位漂移补偿参数
Figure BDA0002251864200000033
和陀螺俯仰漂移补偿参数
Figure BDA0002251864200000034
S105、判断陀螺方位漂移补偿参数ωA和陀螺俯仰漂移补偿参数ωE是否大于设定的补偿阈值
Figure BDA0002251864200000035
如果大于设定的补偿阈值
Figure BDA0002251864200000036
将补偿参数ωA和ωE带入陀螺采样程序，进行陀螺漂移补偿。如果陀螺方位漂移补偿参数和陀螺俯仰漂移补偿参数不大于设定的补偿阈值，不进行任何操作与处理。
本步骤中，补偿阈值
Figure BDA0002251864200000037
根据允许的每秒钟最大视场漂移角度计算得到，为光学载荷当前视场角的1％，即
Figure BDA0002251864200000041
其中n为成像探测器方位和俯仰中像元数的大值。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种基于图像视场匹配的光电吊舱陀螺漂移补偿的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：光电吊舱在启动并自检后工作在惯性静止状态，在光学载荷图像内选择目标进行捕获，同时开始计时一段时间Δt；
步骤2：得到在Δt时间内捕获目标在图像中方位方向移动的像元数Δx和俯仰方向移动的像元数Δy；
步骤3：根据捕获目标在图像中方位方向移动的像元数Δx、俯仰方向移动的像元数Δy、光学载荷焦距f和成像探测器像元大小l，计算Δt时间内光学载荷视轴漂移的方位角度A和俯仰角度E，其中
Figure FDA0002251864190000011
步骤4：利用Δt时间内光学载荷视轴漂移的方位角度A和俯仰角度E，计算出陀螺方位漂移补偿参数
Figure FDA0002251864190000012
和陀螺俯仰漂移补偿参数
Figure FDA0002251864190000013
步骤5：判断陀螺方位漂移补偿参数ωA和陀螺俯仰漂移补偿参数ωE是否大于设定的补偿阈值
Figure FDA0002251864190000014
如果大于设定的补偿阈值
Figure FDA0002251864190000015
将补偿参数ωA和ωE带入陀螺采样程序，进行陀螺漂移补偿。
2.根据权利要求1所述的基于图像视场匹配的光电吊舱陀螺漂移补偿的方法，其特征在于，所述阈值
Figure FDA0002251864190000016
为根据允许的每秒钟最大视场漂移角度计算得到。
3.根据权利要求1或2所述的基于图像视场匹配的光电吊舱陀螺漂移补偿的方法，其特征在于，所述阈值
Figure FDA0002251864190000017
为光学载荷当前视场的1％，即
Figure FDA0002251864190000018
其中n为成像探测器方位和俯仰中像元数的较大值。
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