态的差异达到指定阈值范围时执行当前任务。
[0089] 较佳地，为了节省相机预测姿态调整时间及拍摄照片清晰度更高，在其中一个目 标跟踪方法的实施例中，在进行步骤S300之前，还包括判断所述载荷与所述目标之间的距 离是否在预设距离范围内的步骤，若是，则执行步骤S300,根据所述载荷的移动速度以及所 述高精度定位定姿系统中的GNSS天线与相机之间的几何位置关系，计算所述相机投影中 心的三维空间坐标的步骤；若否，则等待下一个循环周期继续判断所述距离。
[0090] 其中，目标和载荷之间的距离可通过目标三维空间坐标和载荷三维空间坐标进行 计算。而预设距离可根据无人机的飞行高度及照片清晰度的要求进行设置。
[0091] 另外，伺服系统对吊舱进行方位调节后，本发明的目标跟踪方法中，在步骤根据所 述目标方位角及所述目标姿态角计算所述相机的预测姿态之后，还包括判断所述相机方位 角和相机姿态角分别与所述目标方位角和所述目标姿态角之间的差值是否均在预设差值 范围内，若是，则继续执行所述在所述曝光位置对所述目标进行拍照的步骤；若否，则返回 执行计算所述相机相机投影中心三维空间坐标的步骤。本发明实施例的方法中对调节结果 进行再次判断，避免由于计算或者参数误差导致相机预测姿态计算错误导致相机拍摄图像 不准确的问题。
[0092] 作为一种可实施方式，如图3所示，吊舱010可通过稳定平台005与无人飞机等 运行载体主体相连接。还在吊舱中还安装有惯性测量单元（IMU，Inertial Measurement Unit) 006,其(IMU)和GNSS接收机善组询为高精度定位定姿系统的纟目成部分。同 时，相机007也设置在吊舱中，如图中所示，相机007中心与頂U006的中心之间一般存在一 定的距离。且一般在定位定姿系统中的GNSS天线与所述相机之间有预设位置差。
[0093] 在伺服控制系统驱动下，稳定平台不断调整吊舱姿态，使相机能够准确跟踪目标。 驱动稳定平台方位、俯仰轴电机（两轴平台，对于三轴稳定平台，还包括侧滚轴电机）分别 执行水平、垂直（及侧滚）旋转动作，从而实现目标指向和跟踪。由于相机焦距长视场窄， 为达到高精度自动跟踪的目的，需要准确测定相机投影中心的三维空间位置及姿态。吊舱 与载体为非固连关系，吊舱不断调整姿态使相机投影中心与GNSS天线的相位中心之间的 相对位置关系不断发生变化。因此，需要结合GNSS、頂U、相机、稳定平台之间的几何安置关 系及頂U姿态、稳定平台相对载体的姿态进行实时动态改正，准确计算相机投影中心的三 维空间位置。
[0094] 而本发明中所述的载荷是指设置在无人机等运行主体上的用于目标跟踪的设备， 包括吊舱、吊舱中的装置，以及直接设置在无人机主体上的全球卫星导航系统接收机天线 等。
[0095] 相机投影中心三维空间坐标可以表示为GNSS天线的相位中心与稳定 平台参考中心的偏心分量Δ.ι$ IMU几何参考中心与吊舱中心的偏心分量
[Arf Ayf Azf 、相机投影中心与頂U几何中心的偏心分量Ag Δζ/>曝光延 迟时间t。、飞行速度（vx，vy，vz)、GNSS测量值[x e ye zj τ、頂U姿态测量值（R，Ρ，Η)的函数， 即：
[0097] 具体地，步骤S300根据所述载荷的移动速度以及所述高精度定位定姿系统中的 GNSS天线与相机之间的几何位置关系，计算所述相机的曝光位置的投影中心三维空间坐 标，包括以下步骤：
[0098] S310,计算GNSS天线的相位中心在吊舱坐标系中GNSS吊舱坐标系坐标。此步骤 将未定平台参考坐标转换到吊舱坐标系中。
[0099] 稳定平台测角系统记录了每一时刻平台绕X轴、Y轴、Z轴的旋转角度α，β，Υ， 结合GNSS天线的相位中心与稳定平台参考中心的偏心分量
>通过下式
可以计算出GNSS天线的相位中心在吊舱坐标系中的坐标
[0
[0 为GNSS天线 的相位中心从稳定平台参考坐标系到吊舱坐标系的转换矩阵。
[0102] S320,根据所述GNSS吊舱坐标系坐标，通过下式计算GNSS天线的相位中心在頂U 本体坐标系中的GNSS惯性坐标系坐标此步骤将吊舱坐标系转换到頂U坐 〇 标系。
[0104] S330,根据所述GNSS惯性坐标系坐标，通过下式计算相机投影中心在导航系中的 相机导航坐标M 本步骤将頂U本体坐标系转换到导航坐标系。 G CN 105184776 A I兄明书 10/13 页
为GNSS天 线的相位中心从頂u本体坐标系到导航坐标系的转换矩阵，g 为相机投影中心 在頂U坐标系中的坐标。
[0107] S340,根据发出相机曝光指令到所述相机曝光完成的时间延迟，结合所述载体的 移动速度计算所述相机投影中心在导航系内的相机坐标增量。
[0108] 从发出相机曝光指令到相机曝光完成需要一定的时间间隔，即时间延迟。为了准 确获取相机曝光位置，需要根据相机运动速度矢量及时间延迟间隔对曝光位置进行预测。 相机预测模型为：
[0110] 式中，vx，vy，VzS惯性测量单元IMU测量的在导航系的速度矢量，t。为相机曝光延 迟时间，[dx dy也]"为曝光延迟导致的相机投影中心在导航系内的坐标增量。
[0111] S350,将所述相机导航坐标和所述相机坐标增量之和作为相机投影中心在导航系 内的相机导航最终坐标，并根据所述相机导航最终坐标计算所述相机投影中心在地心坐标 系中的坐标作为所述相机投影中心三维空间坐标。
[0112] 首先，将相机投影中心从导航坐标转换到地心坐标系中。相机投影中心在地心坐 标系中的坐标为：
为相机 投影中心从导航坐标系到地心坐标系的转换矩阵，[& I zj τ为天线的相位中心在地心坐 标系的坐标。
[0116] 最后，由式（2)-(6)式，可以得到相机投影中心三维空间位置实时解算模型为： CN 105184776 A 说明书 11/13 页
[0118] 式中，即为预测的相机投影中心三维空间坐标。
[0119] 步骤S500,根据所述目标方位角及所述目标姿态角计算所述相机的预测姿态，包 括以下步骤：
[0120] S510,将所述投影中心三维空间坐标转换成地理坐标。
[0121] S520,将所述目标三维空间坐标转换成相对所述预测的相机投影中心的站心坐 标。
[0122] S530,根据所述目标相对预测的相机投影中心的站心坐标构造相机的姿态矩阵。
[0123] 而有前面所述可知，在其中一个实施中，伺服系统通过稳定平台005调整吊舱的 姿态从而达到调整相机姿态的目的。相应的，在这一实施例中，在调整所述相机的姿态到所 述预测姿态之前还包括以下步骤：
[0124] S540,获取所述惯性测量单元与所述相机之间的安置角误差，并根据所述安置角 误差及所述相机姿态矩阵计算得到所述惯性测量单元的姿态矩阵。
[0125] S550,根据所述惯性测量单元的姿态矩阵反求所述惯性测量单元的横滚角、俯仰 角及航向角，确定所述惯性测量单元的预测姿态。
[0126] 具体的，可使用公式：
[0127] {t'JJi) = 77(a-；,_v；'.z；·) ( g )
[0128] 将所述预测的相机投影中心三维空间坐标转换成地理坐标；其中，（b，1，h)为所 述预测的相机投影中心的大地坐标，1^为所述预测的相机投影中心三维空间坐标转为大地 坐标的转换函数，为所述预测的相机投影中心在地心坐标系中的三维空间坐标；
[0129] 使用公式
将所述目标三维空间坐标 转换成相对所述预测的相机投影中心的站心坐标；其中，
为目标在以预测的 相机投影中心为原点的站心坐标系中的坐标，X 为目标点在地心坐标系中的 目标三维空间坐标；
[0132] 构造的相机姿态矩阵釋如下：
[0137] 所述惯性测量单元与所述相机之间的安置角误差为ΛΓ，Λρ，Ah， 所述安置角误差构成的从像空间坐标系到惯性测量单元本体坐标系 的旋转矩阵为：
惯性测量单元的姿态矩阵# 为：
且
[0138] 对所述惯性测量单元的姿态矩阵if进行反算，得到预测的惯性测量单元的横滚 角A、俯仰角P1及航向角h :。伺服系统根据反算的惯性测量单元姿态调整吊舱，使惯性测 量单元的横滚角、俯仰角及航向角达到预测的惯性测量单元姿态，从而也就使相机调整到 预测姿态，完成目标跟踪。
[0139] 另外，为了适用于多个目标的跟踪，在所述曝光位置对所述目标进行拍照后，还包 括以下步骤：
[0140] 查询任务列表中是否有下一目标需要跟踪，若是，则继续获取下一目标的新目标 三维空间坐标；若否，则结束目标跟踪。实现多目标跟踪。
[0141] 本领域普通技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分流程可以通 过计算机程序控制相关硬件完成，所述的程序可存储于