【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于图像视频处理及导航定向领域，尤其指一种基于电视成像的粗定向方法。
技术介绍
1、导航已经成为人类生存和发展中不可缺少的一门技术，并在国防军事领域有着重要的地位，比如在单兵丛林或者荒漠作战方面的应用。目前的主流导航系统可以分为惯性导航系统、卫星导航系统、路基无线电导航系统以及地磁导航系统。其中，卫星导航系统和路基无线电导航存在着抗干扰能力不高的缺陷，因此无法满足单兵系统应用中的特殊场景需求；而惯性导航存在的定位误差会随时间积累而增大，使得长期精度较差；地磁导航易受外界磁场干扰。因此，在卫星拒止环境下，目前的主流导航系统难以满足使用要求。
技术实现思路
1、为了解决上述问题，本专利技术的目的是提供一种基于电视成像的粗定向方法，该方法利用电视成像进行定向。
2、为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种基于电视成像的粗定向方法，采用fpga处理芯片、图像探测器、电源管理电路、串口通讯电路组成的系统架构，其中fpga处理芯片负责视频输入模块、太阳光斑处理模块、定向角度解算模块、计算结果输出模块的解析，所述粗定向方法的具体实施步骤如下：
3、s0，将电视摄像机水平放置，镜头朝向天空；
4、s1，电源管理电路给fpga处理芯片、图像探测器、串口通讯电路提供电源；
5、s2，fpga处理芯片给图像探测器进行配置；
6、s3，图像探测器采集视频图像数据，将其转换为视频图像信号并输出至fpga处理芯片；
7、
8、s5，fpga处理芯片中的太阳光斑处理模块对视频图像进行太阳光斑提取，并解析出光斑中心点位置坐标；
9、s6，fpga处理芯片中的定向角度解算模块根据太阳中心点坐标，利用三角函数公式以及串口输入的经纬度和时间信息解算定向角度；
10、s7，fpga处理芯片整理步骤s5和s6的解算结果，再按照固定格式输出串口通讯芯片，串口通讯芯片向外输出计算结果。
11、进一步地，s4步骤中所述的对视频图像信号进行解析和对齐调整，是通过fpga处理芯片中的前端模块将视频图像数据调整为分辨率为1920×1080、10bity，时钟为74.25mhz，帧率为30帧的图像信号数据，并输入至太阳光斑处理模块。
12、进一步地，s5步骤中所述的太阳光斑处理模块解析光斑中心点位置坐标，通过如下步骤实现：
13、以电视摄像机镜头光轴中心点对应的像素点为原点，建立坐标系统；通过平均加权以及阈值法检测太阳光斑，并解析光斑质心坐标，记x为光斑中心距离原点o的水平像素数量，y为光斑中心距离原点o的垂直像素数量；镜头的焦距f和电视摄像机的像元大小μ是已知数据，光斑距离原点o的物理水平距离x＝μ*x，物理垂直距离为y＝μ*y。
14、进一步地，s6步骤中所述的定向角度解算模块解算定向角度，通过如下步骤实现：
15、(一)利用三角函数的关系采用cordic迭代函数求解电视摄像机坐标的太阳方位角：
16、(二)根据串口输入的时间信息计算太阳日角：a＝2πd/365.2422
17、其中d＝d-d0，d为积日，d0通过观测年份y计算：
18、d0＝79.6764+0.2422×(y-1985)-int[(y-1985)/4]
19、(三)根据太阳日角计算时差e
20、e＝0.0028-1.9587sina+9.9059sin2a-7.0924cosa-0.6882cos2a
21、(四)根据观测点经纬度计算观测点经度jd、经分jf和时间，计算地方时td：
22、td＝tbeijing-[120°-(jd+jf/60)]×4,单位为分钟；
23、(五)利用时差对地方时进行修正并得到太阳时角γs：
24、γs＝((td+e)/60-12)×15°；
25、(六)计算太阳赤纬角：
26、
27、求取太阳高度角hs＝arcsin(sinσs sinn+cosσs cosncosγs)；
28、(七)求取太阳方位角as；
29、
30、(八)利用太阳入射角以及观测点的太阳高度角以及太阳方位角求解航向角
31、进一步地，所述图像探测器连接在fpga处理芯片的i/o引脚上，fpga处理芯片为图像探测器提供配置信息，并通过i/o口传输给图像探测器驱动图像探测器正常工作；图像探测器采集原始视频图像信息通过i/o口传输给fpga处理芯片，完成视频图像采集功能。
32、进一步地，串口通讯电路由串口通讯芯片以及外围电路组成，串口通讯芯片连接fpga处理芯片，为fpga处理芯片和外部系统提供通讯。
33、与现有技术相比，本专利技术的优点在于：利用电视成像进行定向，不受电磁波的干扰，因此可在北斗拒止条件下正常使用，从而能够满足特殊场景的定向需求。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种基于电视成像的粗定向方法，其特征在于，采用FPGA处理芯片、图像探测器、电源管理电路、串口通讯电路组成的系统架构，其中FPGA处理芯片负责视频输入模块、太阳光斑处理模块、定向角度解算模块、计算结果输出模块的解析，所述粗定向方法的具体实施步骤如下：
2.如权利要求1所述的一种基于电视成像的粗定向方法，其特征在于，S4步骤中所述的对视频图像信号进行解析和对齐调整，是通过FPGA处理芯片中的前端模块将视频图像数据调整为分辨率为1920×1080、10bitY，时钟为74.25MHz，帧率为30帧的图像信号数据，并输入至太阳光斑处理模块。
3.如权利要求2所述的一种基于电视成像的粗定向方法，其特征在于，S5步骤中所述的太阳光斑处理模块解析光斑中心点位置坐标，通过如下步骤实现：
4.如权利要求3所述的一种基于电视成像的粗定向方法，其特征在于，S6步骤中所述的定向角度解算模块解算定向角度，通过如下步骤实现：
5.如权利要求1所述的一种基于电视成像的粗定向方法，其特征在于，所述图像探测器连接在FPGA处理芯片的I/O引脚上，FPGA处理芯
6.如权利要求5所述的一种基于电视成像的粗定向方法，其特征在于，串口通讯电路由串口通讯芯片以及外围电路组成，串口通讯芯片连接FPGA处理芯片，为FPGA处理芯片和外部系统提供通讯。
...【技术特征摘要】
1.一种基于电视成像的粗定向方法，其特征在于，采用fpga处理芯片、图像探测器、电源管理电路、串口通讯电路组成的系统架构，其中fpga处理芯片负责视频输入模块、太阳光斑处理模块、定向角度解算模块、计算结果输出模块的解析，所述粗定向方法的具体实施步骤如下：
2.如权利要求1所述的一种基于电视成像的粗定向方法，其特征在于，s4步骤中所述的对视频图像信号进行解析和对齐调整，是通过fpga处理芯片中的前端模块将视频图像数据调整为分辨率为1920×1080、10bity，时钟为74.25mhz，帧率为30帧的图像信号数据，并输入至太阳光斑处理模块。
3.如权利要求2所述的一种基于电视成像的粗定向方法，其特征在于，s5步骤中所述的太阳光斑处理模块解析光斑中心点...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈振满，王志强，林茜，卢鑫，宋岳新，李翔，许静，乔丹，陈静，刘杰瀛，蔡剑华，黎小琴，
申请(专利权)人：湖南华南光电集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。