従来のドローン単眼視覚による地上目標位置決定方法は、目標やシーンの先行情報に依存し、位置決定精度が低いという問題に対し、最大で二つの観測点を使用するドローンによる地上目標の高精度位置決定方法を提案する。まず、ドローンの姿勢およびジンバルの姿勢変化、ジンバル回転中心がドローン重心からずれていること、イメージングシステムの光学中心がジンバル回転中心からずれていることなど、位置決定精度に影響する要因を考慮し、搭載機の地理座標系における地上目標の投影モデルを構築し、ドローンによる地上目標観測モデルの汎用性を向上させた。次に、地面の平坦性に応じて単一観測点および二つの観測点による地上目標位置決定アルゴリズムを設計し、幾何方程式の構築により目標位置座標を効率的に解決した。Phantom 4-RTKドローンを例に、モンテカルロシミュレーションおよび実験によりドローンの地上目標位置決定精度に影響を与える要因と効果を分析し、提案手法の有効性を検証した。シミュレーション結果は、Phantom 4-RTKドローンによる地上目標の最高位置決定精度がデシメートルレベルに達し、高度およびジンバル姿勢角の測定精度が位置誤差の主な影響要因であること、二つの観測点と目標間の交差角が60°以上であれば位置決定の安定性が保障されることを示した。実験結果は、ドローンの地上高度が10〜20 mの際、平坦な地面の単一観測点位置決定誤差は0.34 mであり、既存手法に比べて位置誤差を60%削減し、非平坦な地面の二つの観測点位置決定誤差は0.47 mであり、既存手法に比べて位置誤差を92.27%削減したことを示した。提案手法は平坦および非平坦地面のシーンにおいて目標の高精度位置決定を実現でき、良好な応用展望を有する。

ドローン;目標位置決定;単眼視覚;二つの観測点