[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

说明书

本发明具体涉及一种基于环境信息码的混合无人机室内自主导航系统与方法，主要涉及环境感知技术、视觉导航、无人机室内自主导航技术等多个领域。其中，信息码基于环境感知技术，利用信息源周围的环境特征信息如磁场、wifi、声音等信号和相应的引导码来唯一标识信息源从而反馈给终端相应的信息。基于环境信息码的混合无人机室内自主导航系统利用所述信息码和机载传感器，通过获取室内环境中的信息码信息得到无人机当前位置信息，进一步借助室内三位电子地图获取导航信息，完成无人机在室内的精确导航。本发明解决了GPS在室内信号差、导航精度低的问题，提高了无人机的导航精度，降低了导航的实现复杂度。

技术领域

本发明涉及环境感知技术、视觉导航、无人机室内自主导航技术、计算机软件技术等多个技术领域，具体涉及一种基于环境感知技术的信息码以及基于该环境信息码的混合无人机室内自主导航系统与方法。

背景技术

近年来微型无人机发展日趋迅速，其导航系统的微型化及其室内应用需求给导航技术带来新的挑战。目前使用比较广泛、技术相对成熟的导航系统GPS在室外环境下取得了令人满意的效果。然而室内环境相对复杂，GPS信号较差等因素使得GPS在室内的定位精度远远达不到要求。另一方面，室内无人机的体积和载荷极大地限制机载设备的选择范围，因此依靠无人机自身传感器进行室内导航的技术研究正在兴起。

另一方面，随着二维码及其相关应用的普及，扫描二维码已经成为移动设备用户用来获取物理世界中各种信息的最主要手段之一，因此可以考虑使用可视标签(例如二维码)来辅助无人机室内导航。然而通过标签码获取信息存在一些问题，需要用户很高的参与度，比如用户需要距离标签码很近，扫描时需要对准，不能抖动等。现实世界中标签码都处于一定的环境中，标签码中的信息与所处的环境有一定的相关性。因此可以考虑将环境特征与标签码相结合来设计可感知的环境信息码。

发明内容

为了克服现有无人机室内导航复杂度高，精度不够等缺陷，本发明提出一种基于环境感知技术的信息码设计方法，以及基于该环境信息码的混合无人机室内自主导航系统与方法。该系统可以通过无人机的机载传感器以及分布在室内环境中的环境信息码大大降低无人机导航复杂度，提高导航精度。

具体来说为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于环境感知技术的信息码设计方法，其主要思想是通过信息码周围的环境特征信息(磁场，wifi，声音)以及分配的简单码字来获得相应的码信息，而不需要像标签码一样需要扫描才能获得信息，降低了用户为了得到信息而做出的努力。一种基于环境感知技术的信息码，其内容包括：

1)实体图形：环境信息码的实体，用于终端用户对信息码的发现和识别。

2)引导码：位置比较靠近的信息源环境特征信息比较接近从而不能准确区分，因此给信息码分配一个简单的字母符号(在此之后称为引导码)来增强区分能力。

3)环境特征信息：不同信息源周围的环境特征信息不同，从而可以使用环境特征信息来区分不同信息源，反馈给用户不同的信息。

一种基于环境感知技术的信息码，其逻辑参与方包括：

1)内容提供者，是现实世界中为信息码提供具体信息的实体，比如提供商品打折信息的商家。

2)服务提供者，向内容提供者提供信息发布方法和向终端用户提供信息获取方法的实体。服务提供者线下收集所有信息源(信息码所在位置)的环境特征信息并保存在数据库中。服务器通过环境特征信息区别不同的信息源，对于不易通过环境特征信息区别的信息码给其分配引导码来增强区分能力。

3)终端用户，手机等带有多种传感器的终端感知信息源周围的环境特征信息，识别分配给信息码的引导码，并将环境特征信息和引导码打包传送给服务器。服务器将数据库中先前收集到的环境信息及引导码与接收数据进行匹配，反馈给用户相应环境信息码的具体信息。