无人机平台地面目标定位精度分析文献综述

 2022-11-23 23:09:13

1、本课题的目的及研究意义

目前,无人机的应用已经十分的广泛,在军事和民用领域都具有着广阔的应用前景。在现代战场中,地形、敌方目标的侦查与跟踪,情报的获取是取的优势以至胜利的保障,无人机凭借其体积小、灵敏度高、避免人员伤亡等优点,在战场上将发挥越来越重要的作用。森林火灾中的目标搜救,中国海域开发整合战略中海域目标的探索也依赖于无人机的发挥。因此,对于无人机平台地面目标精度的需求越来越高,如何通过获取的各项目标参数分析得到尽可能准确的定位结果是需要不断精益求精的。无人机平台目标定位就是基于摄影测量、图像处理和信息处理等技术,通过对无人机光电成像获得的遥测数据的处理与分析,提取感兴趣目标精确三维坐标的过程。目前,侦察型无人机的任务设备主要有光学照相机、电视摄像机、红外行扫描仪、前视红外仪、无线电测向仪以及合成孔径雷达等。尽管各类任务设备的工作机理和工作方式不同,但其所捕获的目标信息均包含了目标的性质、状态以及地理位置等,而其位置信息的精确程度不仅与任务设备的测量精度和工作环境有关,在很大程度上也取决于无人机的飞行状态和系统对无人机的定位精度。本课题将研究依据目标在图像中的位置以及摄像机位置等相关信息实现目标的定位,并对影响目标定位精度的因素展开分析。

2、国内外研究现状以及未来发展趋势

2.1国外研究现状

美国是全世界研制无人机最早的国家,其无人机上配备的光电成像平台通常包括多种传感器,有激光测距仪、红外热像仪、激光照射指示系统、昼夜相机等。其光电平台体积小、重量轻、机动灵活,得到了广泛的应用。美军现役无人机光电平台主要有 Safire 系列转塔、MTS-A转塔、Ultra 8500 XR 转塔。美军的“全球鹰”,是美国空军乃至全世界最先进的无人机。它的传感器采用数字相机、前视红外仪和合成孔径雷达三种侦察设备,以及装备有防御性电子对抗装备和数字通信设备。数字相机用于对目标拍照,图像分辨率接近照相底片的水平。前视红外仪可发现伪装目标,分辨出活动目标和静止目标。以高空监视方式工作的“全球鹰”无人机每天可监视4万平方海里的范围,20000m高空下,目标定位精度可达12m。图像分辨率能够达0.9m,合成孔径雷达的探测距离范围达到 20~200km,并且每天能监控 137400的面积;或者当图像分辨率为0.3m时对 1900个2kmtimes;2km的可疑地区进行侦察,能区分静止目标和活动目标。侦察设备所获得的目标图像通过卫星通信或微波接力通信,以50Mb/s的速率实时传输到地面站,经过信息处理,把情报发送给战区或战场指挥中心,为指挥官进行决策或战场毁伤评估提供情报。

以色列的无人机侦察技术也比较先进,以色列“搜索者”无人机机载光电侦察平台采用的是MOS多任务平台。该光电平台主要由焦平面红外探测器、电视摄像机、激光目标指示器和激光测距仪组成。法国的“红隼”无人机,采用分体式结构,载有静态黑白CCD相机,可见光CCD行扫仪和“独眼巨人”2000 红外行扫仪等传感器。英国研制了“旋风GR.4/4A”无人机,该无人机同时具有防区外和中空侦察能力。

2.2国内研究现状

我国无人机技术尤其机载光电侦察系统的研制起步较晚,激光技术、可见光电视技术和红外热成像技术相较与国外还比较落后,大力发展机载光电侦察设备具有非常重大的现实意义和战略意义。20世纪80年代末,我国开始了机载光电侦察系统的研究与制造工作。进入21 世纪后,随着国内机载光电侦察设备需求量的大大增加,越来越多的单位和企业陆续投入到了机载光电成像侦察设备的研究领域中,光电侦察系统的性能也得到了大幅得提升。

ASN-206是一架具有实时侦察能力的无人侦察机,配备有常规或红外摄影机和电视探头。该光电侦察系统是仿照以色列塔迪兰公司的光电侦察设备研制的。该无人机的导航设备不仅使用了全球定位系统,还配备有无线电指令系统。地面工作站通过数字式飞控管理系统控制该无人机,并通过内置式无线电系统和任务控制系统使其与地面工作站保持联系,这样通过红外或光学摄像机所获取的视频图像信息就可以实时传给地面接收站。无侦-9/-2000是一种更先进的未来隐形无人侦察机。就隐形特征来说,与美军的无人侦察机有许多相似之处。从外形上来看,其机头部位凸起,这使得它能够装载卫星通信天线,以便实时地向地面工作站传送视频图像等数据。

在国庆70周年阅兵上,外形特殊的无侦-8型无人侦察机首次公开亮相,它可对敌防护严密的战略、战役目标实施有效突防,利用配备的多种侦查任务设备获取高分辨率目标图像,为各级作战部队提供侦查和打击效果评估情报。

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