CN115031694A - 对地观测方法、设备、存储介质及程序产品 - Google Patents

对地观测方法、设备、存储介质及程序产品 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种对地观测方法、设备、存储介质及程序产品，该方法包括：获取目标地面范围的中心位置；根据中心位置和观测云台的位置，确定观测云台的初始工作角度，观测云台上设置有相机，观测云台长时间序列连续位于空中；根据初始工作角度、观测云台的方位角旋转步长和俯仰角旋转步长，确定目标地面范围对应的多个目标工作角度；在控制观测云台的角度依次为多个目标工作角度中的目标工作角度时，控制相机对目标地面范围拍照。本发明提供的对地观测方法、设备、存储介质及程序产品能够实现对目标地面范围的长时间序列连续观测。

Description

对地观测方法、设备、存储介质及程序产品
技术领域
本发明涉及地面观测技术领域，尤其涉及一种对地观测方法、设备、存储介质及程序产品。
背景技术
为了充分掌握地面的信息变化，通常需要对地面进行观测。
在相关技术中，通常采用星载或机载的各种具有不同空间分辨率、光谱分辨率的光学观测系统或不同波段的雷达系统等，对地面范围进行观测。
上述相关技术，通过光学观测系统或者雷达系统等，对地面范围进行观测，难以实现对某一固定的地面范围长时间序列连续监视观测。
发明内容
本发明提供一种对地观测方法、设备、存储介质及程序产品，用以解决现有技术中难以实现对某一固定的地面范围进行长时间序列连续监视观测的缺陷。
本发明提供一种对地观测方法，包括：
获取目标地面范围的中心位置；
根据中心位置和观测云台的位置，确定观测云台的初始工作角度；观测云台上设置有相机，观测云台长时间序列连续位于空中；
根据初始工作角度、观测云台的方位角旋转步长和俯仰角旋转步长，确定目标地面范围对应的多个目标工作角度；
在控制观测云台的角度依次为多个目标工作角度中的目标工作角度时，控制相机对目标地面范围拍照。
根据本发明提供的一种对地观测方法，根据中心位置和观测云台的位置，确定观测云台的初始工作角度，包括：若目标地面范围大于相机的预设拍摄范围，则根据中心位置和观测云台的位置，确定观测云台的初始工作角度。
根据本发明提供的一种对地观测方法，根据中心位置和观测云台的位置，确定观测云台的初始工作角度，包括：根据中心位置在投影坐标系下的第一坐标、以及观测云台的位置在投影坐标系下的第二坐标，确定观测云台的初始方位角和初始俯仰角；初始工作角度包括初始方位角和初始俯仰角。
根据本发明提供的一种对地观测方法，根据初始工作角度、观测云台的方位角旋转步长和俯仰角旋转步长，确定目标地面范围对应的多个目标工作角度，包括：根据初始工作角度、观测云台的方位角旋转步长和俯仰角旋转步长，确定目标地面范围对应的多个中间工作角度；根据目标地面范围对应的多个中间工作角度，确定目标地面范围对应的多个目标工作角度。
根据本发明提供的一种对地观测方法，多个中间工作角度包括多个第一工作角度和多个第二工作角度；根据初始工作角度、观测云台的方位角旋转步长和俯仰角旋转步长，确定目标地面范围对应的多个中间工作角度，包括：根据方位角旋转步长和初始工作角度，确定多个第一工作角度；针对每个第一工作角度，根据俯仰角旋转步长和第一工作角度，确定多个第二工作角度。
根据本发明提供的一种对地观测方法，根据方位角旋转步长和初始工作角度，确定多个第一工作角度，包括：按照方位角递增的趋势，根据方位角旋转步长，多次调整初始工作角度，直至当最后一次调整得到的工作角度的地面拍摄范围与目标地面范围不存在重叠范围时，将最后一次调整的前一次调整得到工作角度至首次调整得到的工作角度，确定为第三工作角度；按照方位角递减的趋势，根据方位角旋转步长，多次调整初始工作角度，直至当最后一次调整得到工作角度的地面拍摄范围与目标地面范围不存在重叠范围时，将最后一次调整的前一次调整得到工作角度至首次调整得到的工作角度，确定为第四工作角度；将第三工作角度、第四工作角度和初始工作角度，确定为多个第一工作角度。
根据本发明提供的一种对地观测方法，根据目标地面范围对应的多个中间工作角度，确定目标地面范围对应的多个目标工作角度，包括：
获取中心位置对应的初始高程；
针对多个中间工作角度中的每个中间工作角度，根据初始高程、观测云台的位置在投影坐标系下的第二坐标和中间工作角度，确定中间工作角度对应的图像中心位置坐标；并根据图像中心位置坐标和观测云台的新位置在投影坐标系下的第三坐标，确定中间工作角度对应的目标工作角度；
多个目标工作角度包括多个中间工作角度各自对应的目标工作角度。
本发明还提供一种对地观测装置，包括：
获取模块，用于获取目标地面范围的中心位置；
确定模块，用于根据中心位置和观测云台的位置，确定观测云台的初始工作角度；观测云台上设置有相机，观测云台长时间序列连续位于空中；
确定模块，还用于根据初始工作角度、观测云台的方位角旋转步长和俯仰角旋转步长，确定目标地面范围对应的多个目标工作角度；
控制模块，用于在控制观测云台的角度依次为多个目标工作角度中的目标工作角度时，控制相机对目标地面范围拍照。
根据本发明提供的一种对地观测装置，确定模块具体用于：若目标地面范围大于相机的预设拍摄范围，则根据中心位置和观测云台的位置，确定观测云台的初始工作角度。
根据本发明提供的一种对地观测装置，确定模块具体用于：根据中心位置在投影坐标系下的第一坐标、以及观测云台的位置在投影坐标系下的第二坐标，确定观测云台的初始方位角和初始俯仰角；初始工作角度包括初始方位角和初始俯仰角。
根据本发明提供的一种对地观测装置，多个目标工作角度包括多个第一工作角度和多个第二工作角度；确定模块还具体用于：
根据方位角旋转步长和初始工作角度，确定多个第一工作角度；针对每个第一工作角度，根据俯仰角旋转步长和第一工作角度，确定多个第二工作角度。
根据本发明提供的一种对地观测装置，确定模块还具体用于：按照方位角递增的趋势，根据方位角旋转步长，多次调整初始工作角度，直至当最后一次调整得到的工作角度的地面拍摄范围与目标地面范围不存在重叠范围时，将最后一次调整的前一次调整得到工作角度至首次调整得到的工作角度，确定为第三工作角度；按照方位角递减的趋势，根据方位角旋转步长，多次调整初始工作角度，直至当最后一次调整得到工作角度的地面拍摄范围与目标地面范围不存在重叠范围时，将最后一次调整的前一次调整得到工作角度至首次调整得到的工作角度，确定为第四工作角度；将第三工作角度、第四工作角度和初始工作角度，确定为多个第一工作角度。
根据本发明提供的一种对地观测装置，确定模块还具体用于：
获取中心位置对应的初始高程；针对多个中间工作角度中的每个中间工作角度，根据初始高程、观测云台的位置在投影坐标系下的第二坐标和中间工作角度，确定中间工作角度对应的图像中心位置坐标；并根据图像中心位置坐标和观测云台在投影坐标系下的第三坐标，确定中间工作角度对应的目标工作角度；多个目标工作角度包括多个中间工作角度各自对应的目标工作角度。
本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时实现如上述任一种对地观测方法。
本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种对地观测方法。
本发明还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种对地观测方法。
本发明提供的对地观测方法、设备、存储介质及程序产品，该方法包括：获取目标地面范围的中心位置；根据中心位置和观测云台的位置，确定观测云台的初始工作角度；观测云台上设置有相机，观测云台长时间序列连续位于空中；根据初始工作角度、观测云台的方位角旋转步长和俯仰角旋转步长，确定目标地面范围对应的多个目标工作角度；在控制观测云台的角度依次为多个目标工作角度中的目标工作角度时，控制相机对目标地面范围拍照。在上述方法中，根据目标地面范围的中心位置和观测云台的位置，确定观测云台的初始工作角度，进而根据初始工作角度、以及观测云台的方位角旋转步长和俯仰角旋转步长，确定目标地面范围对应的多个目标工作角度，可以保障多个目标工作角度对应的多个地面拍摄范围和目标地面范围重叠。进一步地，控制观测云台，分别按照多个目标工作角度对目标地面范围拍照的过程中，实现对目标地面范围的长时间序列连续观测。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的应用场景的示意图；
图2为本发明提供的对地观测方法的流程示意图；
图3为本发明提供的确定多个中间工作角度的流程示意图；
图4为本发明提供的得到第三工作角度的流程示意图；
图5为本发明提供的得到第四工作角度的流程示意图；
图6为本发明提供的得到多个第二工作角度的流程示意图；
图7为本发明提供的得到多个中间工作角度的示意图；
图8为本发明提供的对地观测系统的结构示意图；
图9为本发明提供的一种电子设备的实体结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在相关技术中，采用星载或机载的各种具有不同空间分辨率、光谱分辨率的光学观测系统或不同波段的雷达系统等，对地面范围进行观测。在通过光学观测系统或者雷达系统等对地面范围进行观测，很难实现对某一固定的地面范围长时间序列连续观测。
为了实现对某一固定的地面范围进行长时间序列连续观测，发明人想到一种对地观测方法，根据观测云台的初始工作角度，控制观测云台对目标地面范围(即某一固定的地面范围)循环拍照，得到多张图像；多张图像对应的地面拍摄范围覆盖目标地面范围，从而实现对目标地面范围的长时间序列连续观测。
首先结合图1对本发明中对地观测方法的应用场景进行说明。
图1为本发明提供的应用场景的示意图。如图1所示，包括：观测系统、控制系统、目标地面范围和临空飞艇(或者临空气球)。
其中，观测系统包括：观测云台、执行本发明提供的地观测方法的电子设备等。观测云台上集成有相机系统。相机系统中包括相机。相机可以拍照。相机系统根据可以数传模块空中端转发的控制指令控制相机进行拍照。相机系统接收的控制指令可以用于设置相机的光圈、快门速度以及ISO等参数。此处相机采用面阵相机，面阵相机可以是电荷耦合器件(charge coupled device，CCD)相机。
观测云台具有三个旋转自由度，能够在方位、俯仰和侧滚三个方向上进行旋转，即方位角的取值范围为0度至360度；俯仰角的取值范围为-90度到+90度；侧滚角的取值范围为-90度到90度。此处，可以以观测云台的中心为圆心O，以水平面内观测云台的前方方向作为X轴，以水平面内观测云台的右侧方向为Y轴，以垂直于XOY平面的观测云台的下方方向为Z轴，构建云台坐标系。该云台坐标系是固定在观测云台上遵循右手法则的三维正交直角坐标系。其中，观测云台绕X轴旋转的角度为侧滚角，观测云台绕Y轴旋转的角度为俯仰角，观测云台绕Z轴旋转的角度为偏航角。
其中，控制系统包括：监视模块、数传模块空中端和数传模块地面端等。监视模块用于实时的监视相机对目标地面范围拍照得到的图像。数传模块地面端可以通过数传模块空中端向电子设备发送目标地面范围的多个顶点的位置。数传模块地面端还用于向数传模块空中端发送控制指令、接收数传模块空中端发送的状态指令、接收数传模块空中端发送的相机对目标地面范围拍照得到的图像。相机对目标地面范围拍照得到的图像可以是相机系统直接向数传模块空中端发送的、也可以是相机系统通过电子设备向数传模块空中端发送的。数传模块空中端用于接收地面端发送的控制指令、接收观测云台以及相机系统的状态信息、接收相机对目标地面范围拍照得到的图像、向数传模块地面端发送接收到的状态信息和图像等。
观测系统和数传模块空中端挂载在临空飞艇(或者临空气球)上，临空飞艇(或者临空气球)用于使得观测系统和数传模块空中端长时间序列连续位于空中。
在本发明中，由于临空飞艇(或者临空气球)可以使得观测系统长时间驻留在空中，因此当观测云台在方位、俯仰和侧滚三个方向上进行旋转，可以使得搭载在观测云台上的相机能够指向地面中给定的目标地面范围，从而实现对目标地面范围的长时间序列连续观测。
下面结合具体实施例对本发明提供的对地观测方法的进行说明。
图2为本发明提供的对地观测方法的流程示意图。如图2所示，该方法包括：
S201，获取目标地面范围的中心位置。
本发明实施例中提供的对地观测方法的执行主体可以为电子设备，也可以为设置在电子设备中的地观测装置。该电子设备为具有计算处理功能的芯片、计算机等。地观测装置可以通过软件和/或硬件的结合来实现。
在一些实施方式中，可以采用如下方法得到中心位置：
获取预先得到的目标地面范围的多个顶点的位置；通过预设中心位置算法模型，对多个顶点的位置进行中心位置计算处理，得到中心位置。
预设中心位置算法模型可以为如下公式1：
Figure BDA0003613641300000081
其中，Xc、Yc、Zc表示中心位置，n表示多个顶点的总数量，Xm、Ym、Zm表示目标地面范围的第m个顶点的位置，m的取值范围为1至n。
S202，根据中心位置和观测云台的位置，确定观测云台的初始工作角度；观测云台上设置有相机，观测云台长时间序列连续位于空中。
初始工作角度包括初始方位角(Heading)和初始俯仰角(Pitch)。初始工作角度还可以包括初始侧滚角(Roll)。
在一些实施方式中，当初始工作角度包括初始方位角和初始俯仰角时，S202具体包括：根据中心位置在投影坐标系下的第一坐标、以及观测云台的位置在投影坐标系下的第二坐标，确定观测云台的初始方位角和初始俯仰角；初始工作角度包括初始方位角和初始俯仰角。
在一些实施方式中，可以通过如下公式2，得到初始俯仰角：
Figure BDA0003613641300000091
其中，P0为初始俯仰角，ATAN为反正切函数，Xs、Ys、Zs为第二坐标，X0、Y0、Z0为第一坐标。
在一些实施方式中，可以通过如下公式3，得到初始方位角H0：
Figure BDA0003613641300000092
ATAN2为考虑点坐标(X0-Xs，Y0-Ys)所在象限的反正切函数，从而确定其取值范围在0到360之间。
在一些实施方式中，初始工作角度还可以包括初始侧滚角。
当初始工作角度包括初始侧滚角时，初始侧滚角的取值为0。
在一些实施例中，S202还可以包括：
若目标地面范围大于相机的预设拍摄范围，则根据中心位置和观测云台的位置，确定观测云台的初始工作角度。
在一些实施例中，若目标地面范围小于相机的预设拍摄范围，则通过控制观测云台按照初始工作角度对目标地面范围拍照。
预设拍摄范围(即一张照片覆盖)为观测平台进行一次拍照得到的图像对应的拍摄范围。
例如在图1中，目标地面范围包括多个预设拍摄范围。
S203，根据初始工作角度、观测云台的方位角旋转步长和俯仰角旋转步长，确定目标地面范围对应的多个目标工作角度。
在一些实施例中，可以通过如下公式4确定方位角旋转步长：
Figure BDA0003613641300000101
其中，Δγ为方位角旋转步长，γ为相机拍照的得到的图像的远边视场角，ε为观测云台的方位角对应的第一视场角重叠度，ly为相机的成像面的宽度信息，lx为相机的成像面的长度信息，f为相机的焦距。
ε的取值例如可以为10％、20％等。
在一些实施例中，可以通过如下公式5确定俯仰角旋转步长：
Figure BDA0003613641300000102
其中，Δα为俯仰角旋转步长，α为相机的航向视场角，δ为观测云台的俯仰角对应的第二视场角重叠度。
δ的取值例如可以为10％、20％等。
S204，在控制观测云台的角度依次为多个目标工作角度中的目标工作角度时，控制相机对目标地面范围拍照。
例如多个目标工作角度包括角度1和角度2时，可以控制观测云台处于角度1、并控制相机对目标地面范围拍照，控制观测云台处于角度2、并控制相机对目标地面范围拍照。
在一些实施方式中，还可以循环控制观测云台的角度依次为多个目标工作角度中的目标工作角度时，控制相机对目标地面范围拍照。
例如当多个目标工作角度包括角度1……角度n时，重复执行如下控制方法：控制观测云台的角度依次为角度1……角度n、并在观测云台的角度为角度1……角度n中的任意一个角度时，控制相机对目标地面范围拍照。
例如当多个目标工作角度包括角度1……角度n时，还可以重复执行如下控制方法：控制观测云台的角度依次为角度1……角度n、并在观测云台的角度为角度1……角度n中的任意一个角度时，控制相机对目标地面范围拍照；控制观测云台的角度依次为角度n……角度1、并在观测云台的角度为角度n……角度1中的任意一个角度时，控制相机对目标地面范围拍照。
在本发明中，在控制观测云台的角度依次为多个目标工作角度中的目标工作角度时，控制相机对目标地面范围拍照，能够得到多张图像，多张图像对应的多个地面拍摄范围覆盖目标地面范围。
在图2实施例提供的对地观测方法中，根据初始工作角度、以及观测云台的方位角旋转步长和俯仰角旋转步长，确定目标地面范围对应的多个目标工作角度，可以保障多个目标工作角度对应的多个地面拍摄范围和目标地面范围重叠，提高对地观测的精度。进一步地，控制观测云台长时间序列连续位于空中，因此在控制观测云台的角度依次为多个目标工作角度中的目标工作角度时，控制相机对目标地面范围拍照，能够实现对目标地面范围的长时间序列连续观测。
在一些实施例中，S203具体包括：根据初始工作角度、观测云台的方位角旋转步长和俯仰角旋转步长，确定目标地面范围对应的多个中间工作角度；
根据目标地面范围对应的多个中间工作角度，确定目标地面范围对应的多个目标工作角度。
下面结合图3至图6实施例对确定目标地面范围对应的多个中间工作角度的执行过程进行说明。
图3为本发明提供的确定多个中间工作角度的流程示意图。如图3所示，该方法包括：
S301，根据方位角旋转步长和初始工作角度，确定多个第一工作角度。
在一些实施例中，S301具体包括：
按照方位角递增的趋势，根据方位角旋转步长，多次调整初始工作角度，直至当最后一次调整得到的工作角度的地面拍摄范围与目标地面范围不存在重叠范围时，将最后一次调整的前一次调整得到工作角度至首次调整得到的工作角度，确定为第三工作角度；
按照方位角递减的趋势，根据方位角旋转步长，多次调整初始工作角度，直至当最后一次调整得到工作角度的地面拍摄范围与目标地面范围不存在重叠范围时，将最后一次调整的前一次调整得到工作角度至首次调整得到的工作角度，确定为第四工作角度；
将第三工作角度、第四工作角度和初始工作角度，确定为多个第一工作角度。
对得到第三工作角度的执行过程的说明，请参见图4实施例，对得到第四工作角度的执行过程的说明，请参见图5实施例。
在本发明，以初始工作角度为调整起始角度，按照方位角递增的趋势得到第三工作角度，可以找到目标地面范围对应的方位角最大边界，按照方位角递减的趋势得到第四工作角度，可以找到目标地面范围对应的方位角最小边界，从而保障在初始俯仰角不变的条件下，多个第一工作角度能够覆盖目标地面范围对应的方位角最大边界和方位角最小边界。
S302，针对每个第一工作角度，根据俯仰角旋转步长和第一工作角度，确定多个第二工作角度；目标地面范围对应的多个中间工作角度包括多个第一工作角度和多个第二工作角度。
图4为本发明提供的得到第三工作角度的流程示意图。如图4所示，该方法包括：
S401、按照方位角递增的趋势，根据方位角旋转步长，对初始工作角度进行第i次调整，得到第i个工作角度。
初始时，i等于1。
i为1至K-1之间的整数，K为按照方位角递增的趋势对初始工作角度进行调整的总次数。例如在图7中，K等于2。
在一些实施例中，将初始工作角度中的方位角和方位角旋转步长与i的乘积的和值、以及初始工作角度中的俯仰角，确定为第i个工作角度。
具体的，通过如下公式6得到第i个工作角度：
Figure BDA0003613641300000131
其中，Hi为第i个工作角度中的方位角，Pi为第i个工作角度中的俯仰角，H0为初始工作角度中的方位角，P0为初始工作角度中的俯仰角。
S402、判断第i个工作角度的地面拍摄范围与目标地面范围是否存在重叠范围。
若是，则执行S403，否则执行S404。
在一些实施例中，可以根据第i个工作角度、以及观测云台的位置和高程等相关数据，基于共线方程、视线追踪算法等，求解得到第i个工作角度的地面拍摄范围。
S403、将第i个工作角度确定为第三工作角度，并将i加1，重复执行上述S401～S402。
例如在图7中，当初始工作角度为角度1时，若i等于1，则通过上述S401～S403之后，可以将角度2确定为第三工作角度。
S404、停止，得到所有的第三工作角度。
在本发明中，按照方位角递增的趋势，根据方位角旋转步长，对初始工作角度进行第i次调整，得到第i个工作角度，可以使得相邻的两个第三工作角度之间存在方位角旋转步长对应的重叠角度，保障相机按照相邻的第三工作角度拍得的两张图像对应的地面拍摄范围之间存在重叠范围，提高对地观测的准确率。
图5为本发明提供的得到第四工作角度的流程示意图。如图5所示，该方法包括：
S501、按照方位角递减的趋势，根据方位角旋转步长，对初始工作角度进行第i次调整，得到第i个工作角度。
初始时，i等于1。
i为1至M-1之间的整数，M为方位角递减的趋势对初始工作角度进行调整的总次数。例如在图7中，M等于3。
在一些实施例中，可以通过如下方法得到第i个工作角度：
将初始工作角度中的方位角和方位角旋转步长与i的乘积的差值、以及初始工作角度中的俯仰角，确定为第i个工作角度。
具体的，针对方式31通过如下公式7得到第i个工作角度：
Figure BDA0003613641300000141
S502、判断第i个工作角度的目标地面范围与目标地面范围是否存在重叠范围。
若是，则执行S503，否则执行S504。
具体的，S502与S402的执行方法相似，此处不再赘述。
S503、将第i个工作角度确定为第四工作角度，并将i加1，重复执行上述S501～S502。
例如在图7中，当初始工作角度为角度1时，若i等于1，则通过上述S501～S503之后，可以将角度4确定为第四工作角度，若2等于1，则通过上述S501～S503之后，可以将角度5也确定为第四工作角度。
S504、停止，得到的第四工作角度。
在本发明中，按照方位角递减的趋势，根据方位角旋转步长，对初始工作角度进行第i次调整，得到第i个工作角度，可以使得相邻的两个第四工作角度之间存在方位角旋转步长对应的重叠角度，保障相机按照相邻的第四工作角度拍得的两张图像对应的地面拍摄范围之间存在重叠范围，提高对地观测的准确率。
图6为本发明提供的得到多个第二工作角度的流程示意图。如图6所示，该方法包括：
S601、针对多个第一工作角度中的第n个第一工作角度，按照俯仰角递增的趋势，根据俯仰角旋转步长，调整第n个第一工作角度，得到第i个工作角度。
在一些实施方式中，第n个第一工作角度可以为按照方位角的大小对多个第一工作角度进行排序之后，得到的第一工作角度序列中的第n个第一工作角度。
例如按照方位角的大小对多个第一工作角度进行排序之后得到的第一工作角度序列为：(H0+2Δγ，P0，R0)、(H0+Δγ，P0，R0)、(H0，P0，R0)、(H0-Δγ，P0，R0)、(H0-2Δγ，P0，R0)。
在一些实施方式中，第n个第一工作角度也可以为在按照得到第一工作角度的先后顺序对多个第一工作角度进行排序之后，得到的第一工作角度序列中的第n个第一工作角度。
例如，按照得到第一工作角度的先后顺序对多个第一工作角度进行排序之后，得到的第一工作角度序列为(H0，P0，R0)、(H0+Δγ，P0，R0)、(H0+2Δγ，P0，R0)、(H0-Δγ，P0，R0)、(H0-2Δγ，P0，R0)。
初始时，n可以等于1。
在一些实施例中，可以通过如下方法第i个工作角度：将第n个第一工作角度中的俯仰角与俯仰角旋转步长的和值、以及第n个第一工作角度中的方位角，确定为第i个工作角度。
具体的，可以通过如下公式8得到第i个工作角度：
Figure BDA0003613641300000151
其中，Hi为第i个工作角度中的方位角，Pi为第i个工作角度中的俯仰角，Hn为第n个第一工作角度中的方位角，Pn为第n个第一工作。
S602、判断第i个工作角度的地面拍摄范围与目标地面范围是否存在重叠范围。
若是，则执行S603～S604，否则执行S605。
具体的，S602与S402的执行方法相似，此处不再赘述。
S603、将第i个工作角度确定为第二工作角度。
例如在图7中，当第一工作角度为角度2时，若i等于1，则通过上述S601～S603之后，可以将角度7确定为第二工作角度。
S604、按照俯仰角递增的趋势，根据俯仰角旋转步长，调整第i个工作角度，得到第i+1个工作角度，并将S602中的i加1，重复执行步骤S602～S603。
第i+1个工作角度中的俯仰角等于第i个工作角度中的俯仰角与俯仰角旋转步长的和值。
需要说明的是，S604的方法与S601的方法相似，此处不再赘述。
S605、按照俯仰角递减的趋势，根据俯仰角旋转步长，调整第n个第一工作角度，得到第j个工作角度。
第j个工作角度中的俯仰角小于第n个工作角度中的俯仰角。
在一些实施例中，可以通过如下方法得到第j个工作角度：将第n个第一工作角度中的俯仰角与俯仰角旋转步长的差值、以及第n个第一工作角度中的方位角，确定为第j个工作角度。
S606、判断第j个工作角度的地面拍摄范围与目标地面范围是否存在重叠范围。
若是，则执行S607～S608，否则执行S609。
具体的，S606与S402的执行方法相似，此处不再赘述。
S607、将第j个工作角度确定为第二工作角度。
例如在图7中，当第一工作角度为角度2时，若j等于1，则通过上述S605～S607之后，可以将角度9确定为第二工作角度。
S608、按照俯仰角递减的趋势，根据俯仰角旋转步长，调整第j个工作角度，得到第j+1个工作角度，并将S606中的j加1，重复执行步骤S606～S608。
第j+1个工作角度中的俯仰角等于第j个工作角度中的俯仰角与。俯仰角旋转步长的差值。
S609、判断n是否大于或等于N。
N为多个第一工作角度的总数量。
若否，则执行S610，否则执行S611。
S610，将n加1，重复执行上述S601～S610。
S611，停止，得到多个第二工作角度。
可选地，可以通过如下方式1和方式2根据目标地面范围对应的多个中间工作角度，确定目标地面范围对应的多个目标工作角度。
方式1，将目标地面范围对应的多个中间工作角度，确定目标地面范围对应的多个目标工作角度。
方式2，获取中心位置对应的初始高程；
针对多个中间工作角度中的每个中间工作角度，根据初始高程、观测云台的位置在投影坐标系下的第二坐标和中间工作角度，确定中间工作角度对应的图像中心位置坐标；并根据图像中心位置坐标和观测云台的新位置在投影坐标系下的第三坐标，确定中间工作角度对应的目标工作角度；
目标地面范围对应的多个目标工作角度包括目标地面范围对应的多个中间工作角度各自对应的目标工作角度。
在一些实施例中，基于预先存储的数字高程模型(Digital Elevation Model，DEM)数据，获取中心位置对应的初始高程。
在一些实施方式中，针对每个中间工作角度，可以通过如下公式9得到中间工作角度对应的图像中心位置坐标：
Figure BDA0003613641300000171
其中，Xe、Ye、Ze为中间工作角度对应的图像中心位置坐标，Pc为中间工作角度中的俯仰角，Hc为中间工作角度中的方位角。
在本发明中，可以通过如下方法得到Xe、Ye、Ze：将上述初始高程设置为Ze的初始值，并基于该Ze的初始值、Pc、Hc、Xs、Ys、Zs对上述公式9进行迭代求解，得到Xe、Ye、Ze。
进一步地，在得到图像中心位置坐标之后，首先，采用图像中心位置坐标(Xe、Ye和Ze)代替公式2中对应的X0、Y0、Z0，采用第三坐标代替公式2中对应的Xs、Ys、Zs，得到目标工作角度中的俯仰角；接着，采用图像中心位置坐标中的Xe和Ye代替公式3中对应的X0和Y0，采用第三坐标中的X轴坐标和Y轴坐标代替公式3中Xs和Ys，得到目标工作角度中的方位角。
在实际应用中，由于临空飞艇或者临空气球通常会发生位置漂移，因此观测平台也会随之发生位置漂移，当观测平台发生位置漂移时，若观测平台仍然按照某一个工作角度时，则相机拍照得到的图像对应的地面拍摄范围通常不是用户期望的地面范围，从而导致拍照的准确性较低。因此为了补偿观测平台的位置漂移，进而提高拍照的准确性，在本发明中，针对每个中间工作角度，根据初始高程、观测云台的位置在投影坐标系下的第二坐标和中间工作角度，确定中间工作角度对应的图像中心位置坐标，并根据图像中心位置坐标和观测云台的新位置在投影坐标系下的第三坐标，确定中间工作角度对应的目标工作角度，实现通过修正中间工作角度得到目标工作角度的方式，达到补偿观测平台的位置漂移的目的，从而提高拍照的准确性。
图7为本发明提供的得到多个中间工作角度的示意图。示例性的，如图7所示，包括：多个工作角度和目标地面范围。
多个工作角度包括：9个中间工作角度。9个中间工作角度包括3个第一工作角度(角度1、2、4、5)和6个第二工作角度(角度7、9、11、13、15、17)。
3个第一工作角度包括第三工作角度2、第四工作角度4和5。
多个工作角度还包括：角度3和角度6。角度3是按照方位角递增的趋势最后一次调整角度1(初始工作角度)得到的。角度6是按照方位角递减的趋势最后一次调整角度1得到的。在本发明中，针对多个第一工作角度中的每个第一工作角度，还可以采用与图6的方法，对该第一工作角度进行调整，得到多个第二工作角度。
多个工作角度还包括：角度8、10、12、14、16、19、20。
当第一工作角度为角度2时，角度8是按照俯仰角递增的趋势最后一次调整角度2得到的，角度10是按照俯仰角递减的趋势最后一次调整角度2得到的。
当第一工作角度为角度1时，角度12是按照俯仰角递增的趋势最后一次调整角度1得到的，角度14是按照俯仰角递减的趋势最后一次调整角度1得到的。
当第一工作角度为角度4时，角度16是按照俯仰角递增的趋势最后一次调整角度4得到的，角度18是按照俯仰角递减的趋势最后一次调整角度4得到的。
当第一工作角度为角度5时，角度19是按照俯仰角递增的趋势最后一次调整角度5得到的，角度20是按照俯仰角递减的趋势最后一次调整角度5得到的。
图8为本发明提供的对地观测装置的结构示意图。如图8所示，对地观测装置包括：
获取模块101，用于获取目标地面范围的中心位置；
确定模块102，用于根据中心位置和观测云台的位置，确定观测云台的初始工作角度；观测云台上设置有相机，观测云台长时间序列连续位于空中；
确定模块102，还用于根据初始工作角度、观测云台的方位角旋转步长和俯仰角旋转步长，确定目标地面范围对应的多个目标工作角度；
控制模块103，用于在控制观测云台的角度依次为多个目标工作角度中的目标工作角度时，控制相机对目标地面范围拍照。
对本发明提供的对地观测装置可以执行上述任意方法实施例中的对地观测方法，该对地观测装置与上述对地观测方法具有相同的有益效果。
根据本发明提供的一种对地观测装置，确定模块102具体用于：若目标范围目标地面范围大于相机的预设拍摄范围，则根据中心位置和观测云台的位置，确定观测云台的初始工作角度。
根据本发明提供的一种对地观测装置，确定模块102具体用于：根据中心位置在投影坐标系下的第一坐标、以及观测云台的位置在投影坐标系下的第二坐标，确定观测云台的初始方位角和初始俯仰角；初始工作角度包括初始方位角和初始俯仰角。
根据本发明提供的一种对地观测装置，确定模块102还具体用于：根据初始工作角度、观测云台的方位角旋转步长和俯仰角旋转步长，确定目标地面范围对应的多个中间工作角度；根据目标地面范围对应的多个中间工作角度，确定目标地面范围对应的多个目标工作角度。
根据本发明提供的一种对地观测装置，多个中间工作角度包括多个第一工作角度和多个第二工作角度；确定模块102还具体用于：根据方位角旋转步长和初始工作角度，确定多个第一工作角度；针对每个第一工作角度，根据俯仰角旋转步长和第一工作角度，确定多个第二工作角度。
根据本发明提供的一种对地观测装置，确定模块102还具体用于：按照方位角递增的趋势，根据方位角旋转步长，多次调整初始工作角度，直至当最后一次调整得到的工作角度的地面拍摄范围与目标地面范围不存在重叠范围时，将最后一次调整的前一次调整得到工作角度至首次调整得到的工作角度，确定为第三工作角度；按照方位角递减的趋势，根据方位角旋转步长，多次调整初始工作角度，直至当最后一次调整得到工作角度的地面拍摄范围与目标地面范围不存在重叠范围时，将最后一次调整的前一次调整得到工作角度至首次调整得到的工作角度，确定为第四工作角度；将第三工作角度、第四工作角度和初始工作角度，确定为多个第一工作角度。
根据本发明提供的一种对地观测装置，确定模块102还具体用于：获取中心位置对应的初始高程；针对多个中间工作角度中的每个中间工作角度，根据初始高程、观测云台的位置在投影坐标系下的第二坐标和中间工作角度，确定中间工作角度对应的图像中心位置坐标；并根据图像中心位置坐标和观测云台的新位置在投影坐标系下的第三坐标，确定中间工作角度对应的目标工作角度；多个目标工作角度包括多个中间工作角度各自对应的目标工作角度。
图9为本发明提供的一种电子设备的实体结构示意图。如图9所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)210、通信接口(Communications Interface)220、存储器(memory)230和通信总线240，其中，处理器210，通信接口220，存储器230通过通信总线240完成相互间的通信。处理器210可以调用存储器230中的逻辑指令，以执行对地观测方法，该方法包括：获取目标地面范围的中心位置；根据中心位置和观测云台的位置，确定观测云台的初始工作角度；观测云台上设置有相机，观测云台长时间序列连续位于空中；根据初始工作角度、观测云台的方位角旋转步长和俯仰角旋转步长，确定目标地面范围对应的多个目标工作角度；在控制观测云台的角度依次为多个目标工作角度中的目标工作角度时，控制相机对目标地面范围拍照。
此外，上述的存储器230中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，计算机程序产品包括计算机程序，计算机程序可存储在非暂态计算机可读存储介质上，计算机程序被处理器执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的对地观测方法，该方法包括：获取目标地面范围的中心位置；根据中心位置和观测云台的位置，确定观测云台的初始工作角度；观测云台上设置有相机，观测云台长时间序列连续位于空中；根据初始工作角度、观测云台的方位角旋转步长和俯仰角旋转步长，确定目标地面范围对应的多个目标工作角度；在控制观测云台的角度依次为多个目标工作角度中的目标工作角度时，控制相机对目标地面范围拍照。
又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各方法提供的对地观测方法，该方法包括：获取目标地面范围的中心位置；根据中心位置和观测云台的位置，确定观测云台的初始工作角度；观测云台上设置有相机，观测云台长时间序列连续位于空中；根据初始工作角度、观测云台的方位角旋转步长和俯仰角旋转步长，确定目标地面范围对应的多个目标工作角度；在控制观测云台的角度依次为多个目标工作角度中的目标工作角度时，控制相机对目标地面范围拍照。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种对地观测方法，其特征在于，包括：
获取目标地面范围的中心位置；
根据所述中心位置和观测云台的位置，确定所述观测云台的初始工作角度；所述观测云台上设置有相机，所述观测云台长时间序列连续位于空中；
根据所述初始工作角度、所述观测云台的方位角旋转步长和俯仰角旋转步长，确定所述目标地面范围对应的多个目标工作角度；
在控制所述观测云台的角度依次为多个目标工作角度中的目标工作角度时，控制所述相机对所述目标地面范围拍照。
2.根据权利要求1所述的对地观测方法，其特征在于，根据所述中心位置和观测云台的位置，确定所述观测云台的初始工作角度，包括：
若所述目标地面范围大于所述相机的预设拍摄范围，则根据所述中心位置和所述观测云台的位置，确定所述观测云台的初始工作角度。
3.根据权利要求1或2所述的对地观测方法，其特征在于，所述根据所述中心位置和所述观测云台的位置，确定观测云台的初始工作角度，包括：
根据所述中心位置在投影坐标系下的第一坐标、以及所述观测云台的位置在所述投影坐标系下的第二坐标，确定所述观测云台的初始方位角和初始俯仰角；所述初始工作角度包括所述初始方位角和所述初始俯仰角。
4.根据权利要求1或2所述的对地观测方法，其特征在于，所述根据所述初始工作角度、所述观测云台的方位角旋转步长和俯仰角旋转步长，确定所述目标地面范围对应的多个目标工作角度，包括：
根据所述初始工作角度、所述观测云台的方位角旋转步长和俯仰角旋转步长，确定所述目标地面范围对应的多个中间工作角度；
根据目标地面范围对应的多个中间工作角度，确定所述目标地面范围对应的多个目标工作角度。
5.根据权利要求4所述的对地观测方法，其特征在于，所述多个中间工作角度包括多个第一工作角度和多个第二工作角度；
根据所述方位角旋转步长和初始工作角度，确定所述多个第一工作角度；
针对每个第一工作角度，根据所述俯仰角旋转步长和所述第一工作角度，确定所述多个第二工作角度。
6.根据权利要求5所述的对地观测方法，其特征在于，所述根据所述方位角旋转步长和初始工作角度，确定所述多个第一工作角度，包括：
按照方位角递增的趋势，根据所述方位角旋转步长，多次调整初始工作角度，直至当最后一次调整得到的工作角度的地面拍摄范围与所述目标地面范围不存在重叠范围时，将最后一次调整的前一次调整得到工作角度至首次调整得到的工作角度，确定为第三工作角度；
按照方位角递减的趋势，根据所述方位角旋转步长，多次调整初始工作角度，直至当最后一次调整得到工作角度的地面拍摄范围与所述目标地面范围不存在重叠范围时，将最后一次调整的前一次调整得到工作角度至首次调整得到的工作角度，确定为第四工作角度；
将所述第三工作角度、所述第四工作角度和所述初始工作角度，确定为所述多个第一工作角度。
7.根据权利要求4所述的对地观测方法，其特征在于，所述根据目标地面范围对应的多个中间工作角度，确定所述目标地面范围对应的多个目标工作角度，包括：
获取所述中心位置对应的初始高程；
针对所述多个中间工作角度中的每个中间工作角度，根据所述初始高程、所述观测云台的位置在投影坐标系下的第二坐标和所述中间工作角度，确定所述中间工作角度对应的图像中心位置坐标；并根据所述图像中心位置坐标和所述观测云台的新位置在所述投影坐标系下的第三坐标，确定所述中间工作角度对应的目标工作角度；
所述多个目标工作角度包括所述多个中间工作角度各自对应的目标工作角度。
8.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至7任一项所述对地观测方法。
9.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述对地观测方法。
10.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述对地观测方法。
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