技术特征：
1.一种基于异源图像匹配的惯性视觉组合导航定位方法，其特征在于，所述基于异源图像匹配的惯性视觉组合导航定位方法包括：利用惯导姿态信息以及激光测距高度信息将实时图和基准图分别进行正射影像校正，统一所述实时图和所述基准图的缩放尺寸；分别获取所述实时图的第一投影和量化梯度方向直方图以及所述基准图的第二投影和量化梯度方向直方图；基于相似性测量原理对所述第一投影和量化梯度方向直方图和所述第二投影和量化梯度方向直方图的相似度进行检测，在所述第二投影和量化梯度方向直方图中检索与所述第一投影和量化梯度方向直方图的汉明距离最大值的位置，所述汉明距离最大值所在的位置即为所述实时图在所述基准图中的图像匹配位置；将所述图像匹配位置转换到无人机所在位置并作为观测量，基于所述观测量构建卡尔曼滤波器以实现无人机的惯性视觉组合导航定位。2.根据权利要求1所述的基于异源图像匹配的惯性视觉组合导航定位方法，其特征在于，获取所述实时图的第一投影和量化梯度方向直方图具体包括：对所述实时图进行高斯滤波；采用sobel算子提取高斯滤波后的所述实时图的灰度图像梯度特征以获取实时图的梯度图像；基于所述实时图的梯度图像，统计所述实时图的梯度直方图；对所述实时图的梯度直方图进行投影和量化以获取第一投影和量化梯度方向直方图；获取所述基准图的第二投影和量化梯度方向直方图具体包括：对所述基准图进行高斯滤波；采用sobel算子提取高斯滤波后的所述基准图的灰度图像梯度特征以获取基准图的梯度图像；基于所述基准图的梯度图像，统计所述基准图的梯度直方图；对所述基准图的梯度直方图进行投影和量化以获取第二投影和量化梯度方向直方图。3.根据权利要求1所述的基于异源图像匹配的惯性视觉组合导航定位方法，其特征在于，所述实时图和所述基准图均可根据实现正射影像校正，其中，校正，其中，为非正射影像，为正射影像，为空间点p在世界坐标系中的齐次坐标，z
c
为空间点p在摄像机坐标系中的坐标的z分量，f为光学系统主距，s
c
为图像传感器上列方向上相邻像素之间的距离，s
r
为图像传感器上行方向上相邻像素之间的距离，[c
c
,c
r
]
t
为图像的主点，为两个内参完全一致的摄像机之间的旋转矩阵，为从世界坐标系向摄像机坐标系转换的旋转矩阵，为从世界坐标系向摄像机坐标系转换的平移向量。4.根据权利要求3所述的基于异源图像匹配的惯性视觉组合导航定位方法，其特征在于，所述实时图和所述基准图的缩放系数k可根据来获取，其中，μ为像元尺寸，f为相机焦距，l为相机光心距拍摄点距离。5.根据权利要求1至4中任一项所述的基于异源图像匹配的惯性视觉组合导航定位方法，其特征在于，所述第一投影和量化梯度方向直方图和所述第二投影和量化梯度方向直
方图的相似度s(x,y)可根据来获取，其中，d(a,b)为差别度量，f为单调函数，(u,v)为实时图中的像素坐标集合，i(x+u,y+v)表示实时图在参考图(x,y)处的相似性度量值，t为实时图，i为参考图。6.根据权利要求1所述的基于异源图像匹配的惯性视觉组合导航定位方法，其特征在于，所述图像匹配位置与所述无人机所在位置之间的转换关系为其中，h为飞机飞行高度，x和y为相机正下方与拍摄图像间位置关系，r
d
为相机拍摄位置中心点在相机机体坐标系下的投影，r
n
为r
d
在地理坐标系下投影，为从相机机体坐标系向地理坐标系转换的矩阵。7.根据权利要求1至6中任一项所述的基于异源图像匹配的惯性视觉组合导航定位方法，其特征在于，在所述卡尔曼滤波器中，状态向量包括北速误差、天速误差、东速误差、纬度误差、高度误差、经度误差、北向失准角、天向失准角、东向失准角、x轴安装误差、y轴安装误差、z轴安装误差和激光测距刻度系数误差。8.根据权利要求7所述的基于异源图像匹配的惯性视觉组合导航定位方法，其特征在于，在所述卡尔曼滤波器中，观测矩阵为h(k)＝[h
1 h
2 h
3 h
4 h5]，其中，r
n
为北向距离，r
u
为天向距离，r
e
为东向距离。9.一种飞行器，其特征在于，所述飞行器使用如权利要求1至8中任一项所述的基于异源图像匹配的惯性视觉组合导航定位方法进行组合导航定位。
技术总结
本发明提供了一种基于异源图像匹配的惯性视觉组合导航定位方法及飞行器，该方法包括：将实时图和基准图分别进行正射影像校正，统一实时图和基准图的缩放尺寸；分别获取实时图的第一投影和量化梯度方向直方图以及基准图的第二投影和量化梯度方向直方图；对第一和第二投影和量化梯度方向直方图的相似度进行检测，在第二与第一投影和量化梯度方向直方图的汉明距离最大值的位置，汉明距离最大值所在的位置即为实时图在基准图中的图像匹配位置；将图像匹配位置转换到无人机所在位置作为观测量，基于观测量构建卡尔曼滤波器以实现无人机的惯性视觉组合导航定位。应用本发明的技术方案，以解决现有技术中异源图像之间难以实现准确稳定匹配的技术问题。准确稳定匹配的技术问题。准确稳定匹配的技术问题。
技术研发人员：尚克军 扈光锋 裴新凯 段昊雨 明丽 王大元 庄广琛 刘崇亮 王海军
受保护的技术使用者：北京自动化控制设备研究所
技术研发日：2021.07.12
技术公布日：2021/11/9