[发明专利]基于环境信息码的混合无人机室内自主导航系统与方法

权利要求书

1.一种基于环境信息码的混合无人机室内导航系统，其特征在于，包括基于环境感知技术的环境信息码，无人机和服务器三部分；

所述基于环境感知技术的环境信息码包含图形，环境特征信息和引导码；

所述图形是环境信息码的实体，用于无人机对环境信息码的发现和识别；

所述环境特征信息包括磁场，wifi信号和声音信号；

所述引导码用于提高不同环境信息码对环境特征信息的区分能力；

所述无人机包括环境信息码识别软件，摄像头，机载传感器和小型计算系统，所述机载传感器包括测距传感器；

所述环境信息码识别软件能够识别放置在室内环境中的环境信息码及其相应引导码；

所述摄像头用于在没有环境信息码的环境中抓取图像，进行视觉导航；

所述机载传感器感知环境信息码所在位置的环境特征信息和相应的引导码，并将环境特征信息、引导码以及导航目的地发送至服务器；

所述测距传感器用于在导航中实现动态避障；

所述小型计算系统用于对服务器反馈的导航信息进行分析，计算无人机的飞行方向和速度；

所述服务器包括数据库和计算系统；

所述数据库存储室内环境三维电子地图和预先采集的信息源数据，所述信息源数据包括信息源周围的环境特征信息、相应的引导码以及信息源的地理位置信息；

所述服务器将接收到的环境特征信息和引导码与预先采集到的环境特征信息和引导码相匹配，判断无人机现在所处的位置；分析导航目的地，通过数据库中预先保存的三维电子地图计算生成导航信息，并将位置信息及导航信息反馈给无人机。

2.如权利要求1所述的基于环境信息码的混合无人机室内导航系统，其特征在于，环境信息码包括内容提供者，服务提供者和终端用户三个逻辑参与方；其中，

所述内容提供者用于为所述环境信息码提供具体信息内容；

所述服务提供者，用于向所述内容提供者提供信息发布方法和向所述终端用户提供信息获取方法；

所述终端用户用于获取所述环境信息码的具体信息内容。

3.一种基于环境信息码的混合无人机室内导航方法，其特征在于，包含两部分：基于可感知的导航方法，基于视觉和可感知的导航方法，其中：

所述基于可感知的导航方法使用环境信息码进行无人机室内导航；

所述基于视觉和可感知的导航方法使用图像和传感器数据进行无人机室内导航；

所述基于可感知的导航方法，包括以下步骤：

1)在室内环境下部署环境信息码；基于环境感知技术的环境信息码包含图形，环境特征信息和引导码；所述图形是环境信息码的实体，用于无人机对环境信息码的发现和识别；所述环境特征信息包括磁场，wifi信号和声音信号；所述引导码用于提高不同环境信息码对环境特征信息的区分能力；

2)使用无人机机载传感器采集信息源周围的环境特征信息，并将其与相应的引导码、信息源的地理位置信息打包存储在数据库中；

3)获取室内环境的三维电子地图存储在数据库中；

4)无人机在飞行过程中识别所述环境信息码的图形，使用所述机载传感器获取信息源周围的环境特征信息；然后将环境信息码的引导码，环境特征信息以及导航需求打包传送给服务器；

5)服务器收到无人机发送的数据，对环境特征信息及引导码进行匹配得出无人机的地理位置信息，计算系统分析导航需求，结合室内三维电子地图生成导航信息，连同无人机的地理位置信息一起反馈给无人机；

6)所述无人机的小型计算系统分析服务器反馈回来的位置信息及导航信息，计算自己的飞行方向和飞行速度，继而进行下一步的动作，完成导航；

所述的基于视觉和可感知的导航方法，包括以下步骤：

1)控制无人机在没有环境信息码的室内环境中飞行，在路径中的有明显特征处或者拐弯处抓取图像和传感器数据，打包成导航踪迹保存在所述数据库中，分享给所有连接到所述数据库的无人机；

2)无人机在飞行导航踪迹中的路径时，利用摄像头获取当前环境的图像并收集传感器数据，对比所述数据库中保存的导航踪迹来确定自己的位置以及下一步的导航信息；

3)通过测距传感器估计前方障碍物的距离和尺寸，从而进行灵活避障，完成导航。