基于发散多光圈成像系统的飞行平台精确姿态估计

视觉-based姿态估计在飞行平台的自主导航中起关键作用，但传统摄像机的视场和空间分辨率限制了姿态估计精度。本文设计了一种发散多光圈成像系统（DMAIS），等效于单个成像系统，实现大视野和高空间分辨率的同步观测。DMAIS克服了传统观测的局限性，为飞行平台的精确姿态估计提供了可能。在进行姿态估计之前，需要对DMAIS进行校准。为此，我们提出一种基于 3D 校准场的 DMAIS 校准方法。校准过程确定了 DMAIS 的成像参数，使我们能够将 DMAIS 模型化为一个通用相机。随后，我们引入一种新型算法，用于精确确定飞行平台的姿态。我们将绝对姿态估计问题转化为非线性最小化问题。基于拉格朗日乘子，我们建立了该问题的新型最优性条件。最终，实验结果表明所提方法有效且准确。实际飞行实验结果验证了该系统在厘米级定位精度和弧分辨率下的优越能力。