本技術(shù)涉及自動控制，具體涉及一種滾仰式視覺相機掃描搜索規(guī)劃方法、系統(tǒng)、設(shè)備及介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、視覺相機通過搭載飛行平臺對陸地、海上等指定區(qū)域進行掃描搜索實現(xiàn)對目標的探測與識別。目前，視覺相機滾仰式承載平臺常用的一種搜索方式為：俯仰角度固定，滾動沿與飛行方向垂直進行前向橫掃。針對低空、遠距離等飛行空間狀態(tài)的搜索應(yīng)用需求，穿軌方向掃描成像范圍受到不同程度的限制，進而影響搜索效率與飛行平臺航跡的規(guī)劃。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、鑒于現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺陷或不足，本技術(shù)旨在提供一種滾仰式視覺相機掃描搜索規(guī)劃方法、系統(tǒng)、設(shè)備及介質(zhì)。

2、第一方面，本技術(shù)提供一種滾仰式視覺相機掃描搜索規(guī)劃方法，包括如下步驟：

3、s100.接收掃描任務(wù)，并獲取掃描任務(wù)信息，其中，所述掃描任務(wù)信息包括穿軌方向掃描范圍、飛行空間狀態(tài)信息，所述飛行空間狀態(tài)信息包括飛行高度、工作距離；其中，飛行平臺上設(shè)有雙軸穩(wěn)定平臺，用于安裝所述視覺相機，所述視覺相機在所述雙軸穩(wěn)定平臺上做滾動俯仰運動；所述飛行平臺上還設(shè)有導(dǎo)航系統(tǒng)，所述導(dǎo)航系統(tǒng)用于獲取所述飛行空間狀態(tài)信息，所述導(dǎo)航系統(tǒng)具有導(dǎo)航坐標系，所述導(dǎo)航坐標系的原點為導(dǎo)航系統(tǒng)原點，x軸沿正北方向，z軸沿鉛垂線方向，y軸與x軸、z軸滿足右手定則，指向正東方向；

4、s200.根據(jù)所述掃描任務(wù)信息構(gòu)建輔助坐標系，并在所述輔助坐標系下構(gòu)建行掃描線，其中，所述輔助坐標系的原點為所述導(dǎo)航系統(tǒng)的原點，x軸與飛行方向且與水平面平行，z軸沿鉛垂線方向指向地心，y軸與x軸、z軸滿足右手定則；所述行掃描線與所述輔助坐標系的x軸垂直，且所述行掃描線與所述輔助坐標系原點間的距離根據(jù)所述工作距離確定，所述輔助坐標系的x軸在所述行掃描線上的投影為所述行掃描線的中點；

5、s300.根據(jù)所述掃描任務(wù)信息離線計算得到在所述輔助坐標系下的相關(guān)變量參考值集合，所述相關(guān)變量參考值集合包括多個相關(guān)變量，以及與各所述相關(guān)變量對應(yīng)的相關(guān)變量參考值，所述相關(guān)變量至少包括行掃描線寬度、規(guī)劃位置坐標、規(guī)劃位置成像時刻、行掃描線中點，與其對應(yīng)的所述相關(guān)變量參考值包括行掃描線寬度參考值，規(guī)劃位置參考坐標、規(guī)劃位置參考成像時刻，以及行掃描線中點的參考俯仰指向角；

6、s400.根據(jù)所述相關(guān)變量參考值初始化各所述相關(guān)變量，得到多個初始化變量，所述視覺相機處于等待掃描狀態(tài)；控制所述視覺相機切換至掃描搜索狀態(tài)，并按照所述初始化變量控制其運動;

7、s500.實時獲取在所述輔助坐標系下的行掃描線中點實時坐標，記為行掃描線中點實時輔助坐標;

8、s600.根據(jù)所述中點實時輔助坐標得到在所述輔助坐標系下的規(guī)劃位置實時坐標，記為規(guī)劃位置實時輔助坐標；

9、s700.將所述行掃描線中點實時輔助坐標和規(guī)劃位置實時輔助坐標轉(zhuǎn)換至地球坐標系下，得到行掃描線中點實時地球坐標和規(guī)劃位置實時地球坐標;

10、s800.根據(jù)所述行掃描線中點實時地球坐標和所述規(guī)劃位置實時地球坐標，控制所述視覺相機調(diào)整角度。

11、根據(jù)本技術(shù)實施例提供的技術(shù)方案，步驟s800之后還包括如下步驟：

12、s900.設(shè)置時間間隔；

13、s1000.經(jīng)過所述時間間隔后，重復(fù)執(zhí)行步驟s500-s800。

14、根據(jù)本技術(shù)實施例提供的技術(shù)方案，得到所述規(guī)劃位置參考坐標包括如下步驟：

15、s310.將所述穿軌方向掃描范圍均勻劃分為多個搜索參考子區(qū)域，每個所述搜索參考子區(qū)域均具有視軸參考指向點；

16、s320.獲取各所述視軸參考指向點和所述行掃描線中點的距離，記為規(guī)劃距離;

17、s330.根據(jù)所述規(guī)劃距離，得到各所述視軸參考指向點的坐標，即為所述規(guī)劃位置參考坐標。

18、根據(jù)本技術(shù)實施例提供的技術(shù)方案，步驟s500包括如下步驟：

19、s510.獲取輔助坐標系下的視軸與x軸的夾角，記為第一夾角；

20、s520.獲取所述視覺相機與目標點的距離，記為實時距離；

21、s530.根據(jù)所述第一夾角和所述實時距離得到在輔助坐標系下所述行掃描中點實時輔助坐標的x軸坐標和z軸坐標，得到行掃描線中點實時輔助坐標。

22、根據(jù)本技術(shù)實施例提供的技術(shù)方案，步驟s800包括如下步驟：

23、s810.持續(xù)獲取所述飛行平臺的位置信息和姿態(tài)信息，以及所述雙軸穩(wěn)定平臺的框架角度信息；

24、s820.根據(jù)所述位置信息和所述姿態(tài)信息，將所述規(guī)劃位置實時地球坐標轉(zhuǎn)換到相機基座坐標系或視軸坐標系下，得到規(guī)劃位置實時轉(zhuǎn)換坐標；

25、s830.根據(jù)所述規(guī)劃位置實時轉(zhuǎn)換坐標和所述框架角度信息，計算得到目標角度，所述目標角度為所述雙軸穩(wěn)定平臺需要調(diào)整的角度；

26、s840.根據(jù)所述目標角度驅(qū)控制所述雙軸穩(wěn)定平臺動作，進而調(diào)整所述視覺相機的俯仰角度和滾動角度。

27、根據(jù)本技術(shù)實施例提供的技術(shù)方案，所述行掃描線寬度參考值通過如下公式得到：

28、公式（1）

29、式中， d為所述視覺相機的工作距離， θ代表所述視覺相機的視場角； ε代表余量值。

30、第二方面，本技術(shù)提供一種滾仰式視覺相機掃描搜索規(guī)劃系統(tǒng)，用于實現(xiàn)如上所述的滾仰式視覺相機掃描搜索規(guī)劃方法，包括：

31、接收模塊，所述接收模塊配置用于接收掃描任務(wù)，并獲取掃描任務(wù)信息，其中，所述掃描任務(wù)信息包括穿軌方向掃描范圍、飛行空間狀態(tài)信息，所述飛行空間狀態(tài)信息包括飛行高度、工作距離；其中，飛行平臺上設(shè)有雙軸穩(wěn)定平臺，用于安裝所述視覺相機，所述視覺相機在所述雙軸穩(wěn)定平臺上做滾動俯仰運動；所述飛行平臺上還設(shè)有導(dǎo)航系統(tǒng)，所述導(dǎo)航系統(tǒng)用于獲取所述飛行空間狀態(tài)信息，所述導(dǎo)航系統(tǒng)具有導(dǎo)航坐標系，所述導(dǎo)航坐標系的原點為導(dǎo)航系統(tǒng)原點，x軸沿正北方向，z軸沿鉛垂線方向，y軸與x軸、z軸滿足右手定則，指向正東方向；

32、構(gòu)建模塊，所述構(gòu)建模塊配置用于根據(jù)所述掃描任務(wù)信息構(gòu)建輔助坐標系，并在所述輔助坐標系下構(gòu)建行掃描線，其中，所述輔助坐標系的原點為所述導(dǎo)航系統(tǒng)的原點，x軸與飛行方向且與水平面平行，z軸沿鉛垂線方向指向地心，y軸與x軸、z軸滿足右手定則；所述行掃描線與所述輔助坐標系的x軸垂直，且所述行掃描線與所述輔助坐標系原點間的距離根據(jù)所述工作距離確定，所述輔助坐標系的x軸在所述行掃描線上的投影為所述行掃描線的中點；

33、第一計算模塊，所述第一計算模塊配置用于根據(jù)所述掃描任務(wù)信息離線計算得到在所述輔助坐標系下的相關(guān)變量參考值集合，所述相關(guān)變量參考值集合包括多個相關(guān)變量，以及與各所述相關(guān)變量對應(yīng)的相關(guān)變量參考值，所述相關(guān)變量至少包括行掃描線寬度、規(guī)劃位置坐標、規(guī)劃位置成像時刻、行掃描線中點，與其對應(yīng)的所述相關(guān)變量參考值包括行掃描線寬度參考值，規(guī)劃位置參考坐標、規(guī)劃位置參考成像時刻，以及行掃描線中點的參考俯仰指向角；

34、初始化模塊，所述初始化模塊配置用于根據(jù)所述相關(guān)變量參考值初始化各所述相關(guān)變量，得到多個初始化變量，所述視覺相機處于等待掃描狀態(tài)；控制所述視覺相機切換至掃描搜索狀態(tài)，并按照所述初始化變量控制其運動;

35、第一獲取模塊，所述第一獲取模塊配置用于實時獲取在所述輔助坐標系下的行掃描線中點實時坐標，記為行掃描線中點實時輔助坐標;

36、第二獲取模塊，所述第二獲取模塊配置用于根據(jù)所述中點實時輔助坐標得到在所述輔助坐標系下的規(guī)劃位置實時坐標，記為規(guī)劃位置實時輔助坐標；

37、轉(zhuǎn)換模塊，所述轉(zhuǎn)換模塊配置用于將所述行掃描線中點實時輔助坐標和規(guī)劃位置實時輔助坐標轉(zhuǎn)換至地球坐標系下，得到行掃描線中點實時地球坐標和規(guī)劃位置實時地球坐標;

38、控制模塊，所述控制模塊配置用于根據(jù)所述行掃描線中點實時地球坐標和所述規(guī)劃位置實時地球坐標，控制所述視覺相機調(diào)整角度。

39、第三方面，本技術(shù)提供一種終端設(shè)備，包括存儲器、處理器以及存儲在所述存儲器中并可在所述處理器上運行的計算機程序，所述處理器執(zhí)行所述計算機程序時實現(xiàn)如以上所述的滾仰式視覺相機掃描搜索規(guī)劃方法的步驟。

40、第四方面，本技術(shù)提供一種計算機可讀存儲介質(zhì)，所述計算機可讀存儲介質(zhì)上存儲有計算機程序，所述計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如以上所述的滾仰式視覺相機掃描搜索規(guī)劃方法的步驟。

41、綜上所述，本技術(shù)提出一種滾仰式視覺相機掃描搜索規(guī)劃方法，接收掃描任務(wù)后，根據(jù)掃描任務(wù)信息構(gòu)建輔助坐標系和行掃描線，并離線計算得到相關(guān)變量的參考值，根據(jù)相關(guān)變量的參考值初始化相關(guān)變量，并控制相機視軸指向行掃描線中點，進入掃描模式后，通過實時獲取輔助坐標系下的行掃描線中點坐標和規(guī)劃位置坐標，并將二者轉(zhuǎn)換至地球坐標系下，進而控制相機調(diào)整角度，實現(xiàn)了沿穿軌方向的掃描搜索；本技術(shù)通過視覺相機的滾動、俯仰運動以及飛行平臺的飛行運動，能夠在穿軌和沿軌方向進行全面掃描，極大地擴展了掃描成像的范圍；另外，本技術(shù)對于不同的搜索場景和任務(wù)需求，可以根據(jù)穿軌方向掃描范圍、飛行空間狀態(tài)等因素靈活調(diào)整行掃描線的寬度、規(guī)劃掃描位置等，適應(yīng)各種復(fù)雜的環(huán)境條件，提高了適用性。