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Positionnement par drone de cibles mobiles au sol --- obtention de la direction et de la vitesse de déplacement de la cible

2024-07-12

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Table des matières

1. Introduction

Nous utilisons un drone monoculaire pour localiser une cible en mouvement au sol en prenant des photos à intervalles de temps égaux. Actuellement, nous avons obtenu les coordonnées tridimensionnelles de la cible sur chaque photo et connaissons l'emplacement du drone prenant des photos pendant le vol. .intervalle de temps, nous pouvons alors obtenir la direction et la vitesse du mouvement de la cible grâce à certains calculs.

2. Explication du code

1. Les données importées sont un fichier txt composé du nom de la photo et des données tridimensionnelles du point cible, nous devons donc établir une fonction de segmentation de chaîne pour obtenir les données dans le fichier txt.

2. Définir la valeur pi

3. Définir la fonction de calcul de direction

4. Extrayez les informations requises du fichier txt

5. Calculez l'angle de changement de direction de la cible entre les photos adjacentes

6. Calculez la distance de déplacement et la vitesse de la cible entre les photos adjacentes

3. Affichage complet du code

4. Affichage des résultats

Tous les codes de cet article sont fournis par l'utilisateur CSDN CV-X.WANG. Tout individu ou groupe n'est pas autorisé à mener des activités commerciales et pédagogiques. Toute citation ou citation partielle doit obtenir une autorisation.

1. Introduction

        Nous utilisons un drone monoculaire pour localiser une cible en mouvement au sol en prenant des photos à intervalles de temps égaux. Actuellement, nous avons obtenu les coordonnées tridimensionnelles de la cible sur chaque photo et connaissons l'emplacement du drone prenant des photos pendant le vol. .intervalle de temps, nous pouvons alors obtenir la direction et la vitesse du mouvement de la cible grâce à certains calculs.

2. Explication du code

1. Les données importées sont un fichier txt composé du nom de la photo et des données tridimensionnelles du point cible, nous devons donc établir une fonction de segmentation de chaîne pour obtenir les données dans le fichier txt.

  1. //字符串分割
  2. vector<string> split(const string &s, char delimiter) {
  3. 	vector<string> tokens;
  4. 	string token;
  5. 	istringstream tokenStream(s);
  6. 	while (getline(tokenStream, token, delimiter)) {
  7. 		tokens.push_back(token);
  8. 	}
  9. 	return tokens;
  10. }

2. Définir la valeur pi

#define M_PI       3.14159265358979323846   // pi

3. Définir la fonction de calcul de direction

Afin d'obtenir la direction de déplacement de la cible dans la direction du plan, cet article adopte la méthode de direction à 360°, courante dans le domaine militaire. Autrement dit, le nord vrai est la direction de 0° et la direction dans le sens des aiguilles d'une montre est de 0 à 360°. Par exemple, la direction est vraie : dans notre système de direction, c'est la direction de 90°.

une partie de,

double lon1_rad = lon1 * M_PI / 180.0;
double lat1_rad = lat1 * M_PI / 180.0;
double lon2_rad = lon2 * M_PI / 180.0;
double lat2_rad = lat2 * M_PI / 180,0;

C'est en radians.

  1. //方向函数
  2. double calculateDirectionAngle(double lon1, double lat1, double lon2, double lat2) {
  3. 	// Convert degrees to radians
  4. 	double lon1_rad = lon1 * M_PI / 180.0;
  5. 	double lat1_rad = lat1 * M_PI / 180.0;
  6. 	double lon2_rad = lon2 * M_PI / 180.0;
  7. 	double lat2_rad = lat2 * M_PI / 180.0;
  8.  
  9. 	// Calculate delta longitude and convert to radians
  10. 	double delta_lon_rad = (lon2 - lon1) * M_PI / 180.0;
  11.  
  12. 	// Calculate y and x components
  13. 	double y = sin(delta_lon_rad) * cos(lat2_rad);
  14. 	double x = cos(lat1_rad) * sin(lat2_rad) - sin(lat1_rad) * cos(lat2_rad) * cos(delta_lon_rad);
  15.  
  16. 	// Calculate direction angle in radians
  17. 	double direction_rad = atan2(y, x);
  18.  
  19. 	// Convert direction angle to degrees
  20. 	double direction_deg = direction_rad * 180.0 / M_PI;
  21.  
  22. 	// Ensure direction angle is within [0, 360) degrees
  23. 	if (direction_deg < 0) {
  24. 		direction_deg += 360.0;
  25. 	}
  26.  
  27. 	return direction_deg;
  28. }

4. Extrayez les informations requises du fichier txt

  1.  
  2. 	ifstream file("LBH.txt");
  3. 	if (!file.is_open()) {
  4. 		cerr << "Could not open the file!" << endl;
  5. 		return 1;
  6. 	}
  7.  
  8. 	string line;
  9. 	// Skip the header line
  10. 	getline(file, line);
  11.  
  12. 	vector<vector<string>> extractedData;
  13.  
  14. 	// Read each line from the file
  15. 	while (getline(file, line)) {
  16. 		vector<string> columns = split(line, 't');
  17. 		if (columns.size() < 16) {
  18. 			cerr << "Invalid line format" << endl;
  19. 			continue;
  20. 		}
  21.  
  22. 		// Extract the required columns: 0, 13, 14, 15
  23. 		vector<string> extractedColumns;
  24. 		extractedColumns.push_back(columns[0]);  // Image Name
  25. 		extractedColumns.push_back(columns[13]); // Longitude
  26. 		extractedColumns.push_back(columns[14]); // Latitude
  27. 		extractedColumns.push_back(columns[15]); // Altitude
  28.  
  29. 		extractedData.push_back(extractedColumns);
  30. 	}
  31.  
  32. 	file.close();

5. Calculez l'angle de changement de direction de la cible entre les photos adjacentes

  1. cout << "Direction angles between adjacent image centers:" << endl;
  2. 	for (size_t i = 1; i < extractedData.size(); ++i) {
  3. 		//三角函数计算用弧度制
  4. 		double lon1 = (stod(extractedData[i - 1][1]))* M_PI/180; // Longitude 
  5. 		double lat1 = (stod(extractedData[i - 1][2]))* M_PI / 180; // Latitude 
  6. 		double lon2 = (stod(extractedData[i][1]))* M_PI / 180;   // Longitude 
  7. 		double lat2 = (stod(extractedData[i][2]))* M_PI / 180;   // Latitude 
  8. 		//计算方向变化角也要用弧度制
  9. 		double direction_angle = calculateDirectionAngle(lon1, lat1, lon2, lat2);
  10. 		cout << "lon1=" << lon1 << endl << "lat1=" << lat1 << endl << "lon2=" << lon2 << endl << "lat2=" << lat2 << endl;
  11. 		// Output Direction
  12. 		cout << "Direction from " << extractedData[i - 1][0] << " to " << extractedData[i][0] << ": " << direction_angle << " degrees" << endl;

6. Calculez la distance de déplacement et la vitesse de la cible entre les photos adjacentes

Attention : La formule de calcul de la distance que nous obtenons ici est la suivante :

Ceci n'est que la démonstration la plus simple. Dans des situations réelles, nous devons prendre en compte une série de conditions telles que le système de coordonnées, l'emplacement de la zone de mesure, etc., pour obtenir une distance plus précise.

  1. double lon2_1 = lon2 - lon1;
  2. 		double lat2_1 = lat2 - lat1;
  3. 		double lon_ = lon2_1 / 2;//1/2的Δlon
  4. 		double lat_ = lat2_1 / 2; //1 / 2的Δlat
  5. 		double sin2lon_ = sin(lon_)*sin(lon_);//sin²（1/2Δlon）
  6. 		double sin2lat_ = sin(lat_)*sin(lat_); //sin²（1 / 2Δlat）
  7. 		double cos_lat1 = cos(lat1);
  8. 		double cos_lat2 = cos(lat2);
  9. 		double sqrtA = sqrt(sin2lat_+ cos_lat1* cos_lat2*sin2lon_);
  10. 		//cout << "Direction from " << extractedData[i - 1][0] << " to " << extractedData[i][0] << ": " << "sqrtA =" << sqrtA << endl;
  11. 		double asinA = asin(sqrtA);
  12. 		//长半轴 短半轴  单位是m
  13. 		int a_r = 6378137.0;
  14. 		int b_r = 6356752;
  15. 		double Earth_R = (2 * a_r + b_r) / 3;
  16. 		double Distance = 2 * Earth_R*asinA;
  17. 		cout << "Distance From " << extractedData[i - 1][0] << " to " << extractedData[i][0] << ": " << "=" << Distance <<" meter"<< endl;
  18. 		int time = 3;//拍照间隔 s
  19. 		double speed = Distance / time;
  20. 		cout << "Speed From " << extractedData[i - 1][0] << " to " << extractedData[i][0] << ": " << "=" << speed << " meter per second" << endl;
  21. 	}

3. Affichage complet du code

  1. #include <iostream>
  2. #include <fstream>
  3. #include <sstream>
  4. #include <vector>
  5. #include <cmath>
  6.  
  7. using namespace std;
  8. #define M_PI       3.14159265358979323846   // pi
  9. // Function to split a string by a delimiter
  10. vector<string> split(const string &s, char delimiter) {
  11. 	vector<string> tokens;
  12. 	string token;
  13. 	istringstream tokenStream(s);
  14. 	while (getline(tokenStream, token, delimiter)) {
  15. 		tokens.push_back(token);
  16. 	}
  17. 	return tokens;
  18. }
  19.  
  20. //  direction angle in degrees
  21. //原理是 在平面上以正北方向为0°方向，顺时针为0-360°
  22. double calculateDirectionAngle(double lon1, double lat1, double lon2, double lat2) {
  23. 	// Convert degrees to radians
  24. 	double lon1_rad = lon1 * M_PI / 180.0;
  25. 	double lat1_rad = lat1 * M_PI / 180.0;
  26. 	double lon2_rad = lon2 * M_PI / 180.0;
  27. 	double lat2_rad = lat2 * M_PI / 180.0;
  28.  
  29. 	// Calculate delta longitude and convert to radians
  30. 	double delta_lon_rad = (lon2 - lon1) * M_PI / 180.0;
  31.  
  32. 	// Calculate y and x components
  33. 	double y = sin(delta_lon_rad) * cos(lat2_rad);
  34. 	double x = cos(lat1_rad) * sin(lat2_rad) - sin(lat1_rad) * cos(lat2_rad) * cos(delta_lon_rad);
  35.  
  36. 	// Calculate direction angle in radians
  37. 	double direction_rad = atan2(y, x);
  38.  
  39. 	// Convert direction angle to degrees
  40. 	double direction_deg = direction_rad * 180.0 / M_PI;
  41.  
  42. 	// Ensure direction angle is within [0, 360) degrees
  43. 	if (direction_deg < 0) {
  44. 		direction_deg += 360.0;
  45. 	}
  46.  
  47. 	return direction_deg;
  48. }
  49.  
  50. int main() {
  51. 	ifstream file("LBH.txt");
  52. 	if (!file.is_open()) {
  53. 		cerr << "Could not open the file!" << endl;
  54. 		return 1;
  55. 	}
  56.  
  57. 	string line;
  58. 	// Skip the header line
  59. 	getline(file, line);
  60.  
  61. 	vector<vector<string>> extractedData;
  62.  
  63. 	// Read each line from the file
  64. 	while (getline(file, line)) {
  65. 		vector<string> columns = split(line, 't');
  66. 		if (columns.size() < 16) {
  67. 			cerr << "Invalid line format" << endl;
  68. 			continue;
  69. 		}
  70.  
  71. 		// Extract the required columns: 0, 13, 14, 15
  72. 		vector<string> extractedColumns;
  73. 		extractedColumns.push_back(columns[0]);  // Image Name
  74. 		extractedColumns.push_back(columns[13]); // Longitude
  75. 		extractedColumns.push_back(columns[14]); // Latitude
  76. 		extractedColumns.push_back(columns[15]); // Altitude
  77.  
  78. 		extractedData.push_back(extractedColumns);
  79. 	}
  80.  
  81. 	file.close();
  82. 	
  83. 	// Calculate direction angles between adjacent image centers
  84. 	cout << "Direction angles between adjacent image centers:" << endl;
  85. 	for (size_t i = 1; i < extractedData.size(); ++i) {
  86. 		//三角函数计算用弧度制
  87. 		double lon1 = (stod(extractedData[i - 1][1]))* M_PI/180; // Longitude 
  88. 		double lat1 = (stod(extractedData[i - 1][2]))* M_PI / 180; // Latitude 
  89. 		double lon2 = (stod(extractedData[i][1]))* M_PI / 180;   // Longitude 
  90. 		double lat2 = (stod(extractedData[i][2]))* M_PI / 180;   // Latitude 
  91. 		//计算方向变化角也要用弧度制
  92. 		double direction_angle = calculateDirectionAngle(lon1, lat1, lon2, lat2);
  93. 		cout << "lon1=" << lon1 << endl << "lat1=" << lat1 << endl << "lon2=" << lon2 << endl << "lat2=" << lat2 << endl;
  94. 		// Output Direction
  95. 		cout << "Direction from " << extractedData[i - 1][0] << " to " << extractedData[i][0] << ": " << direction_angle << " degrees" << endl;
  96.  
  97. 		double lon2_1 = lon2 - lon1;
  98. 		double lat2_1 = lat2 - lat1;
  99. 		double lon_ = lon2_1 / 2;//1/2的Δlon
  100. 		double lat_ = lat2_1 / 2; //1 / 2的Δlat
  101. 		double sin2lon_ = sin(lon_)*sin(lon_);//sin²（1/2Δlon）
  102. 		double sin2lat_ = sin(lat_)*sin(lat_); //sin²（1 / 2Δlat）
  103. 		double cos_lat1 = cos(lat1);
  104. 		double cos_lat2 = cos(lat2);
  105. 		double sqrtA = sqrt(sin2lat_+ cos_lat1* cos_lat2*sin2lon_);
  106. 		//cout << "Direction from " << extractedData[i - 1][0] << " to " << extractedData[i][0] << ": " << "sqrtA =" << sqrtA << endl;
  107. 		double asinA = asin(sqrtA);
  108. 		//长半轴 短半轴  单位是m
  109. 		int a_r = 6378137.0;
  110. 		int b_r = 6356752;
  111. 		double Earth_R = (2 * a_r + b_r) / 3;
  112. 		double Distance = 2 * Earth_R*asinA;
  113. 		cout << "Distance From " << extractedData[i - 1][0] << " to " << extractedData[i][0] << ": " << "=" << Distance <<" meter"<< endl;
  114. 		int time = 3;//拍照间隔 s
  115. 		double speed = Distance / time;
  116. 		cout << "Speed From " << extractedData[i - 1][0] << " to " << extractedData[i][0] << ": " << "=" << speed << " meter per second" << endl;
  117. 	}
  118. 	//cin.get();
  119. 	
  120. 	return 0;
  121. }

4. Affichage des résultats

Tous les codes de cet article sont fournis par l'utilisateur CSDN CV-X.WANG, tout individu ou groupe n'est pas autorisé à exercer des activités commerciales et pédagogiques, et toute cotation ou cotation partielle doit faire l'objet d'une autorisation.

Profil personnel

Il se consacre à la recherche technologique depuis plus de trente ans, maîtrise divers langages tels que java, linux, javascript, php, css, etc., et a apporté de nombreuses contributions dans le domaine de l'open source. une station de documentation pour les développeurs pour partager certains problèmes de développement technologique pour référence future.

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