[发明专利]一种微阵列式光罗盘辅助的无人机自主返航方法

说明书

本发明公开一种微阵列式光罗盘辅助的无人机自主返航方法及系统，该方法包括，沿着无人机航线的线程建立拓扑节点图；在返航过程中接收机信号受到干扰或失效时，在拓扑节点图中寻找最接近的拓扑节点；根据微阵列式光罗盘、视觉传感器和惯性测量单元获得的信息控制无人机飞行，根据视觉传感器采集的图像与该拓扑节点的图像特征信息进行对比识别拓扑节点位置；到达该节点时将无人机的位置更新为节点位置；在接收机信号持续受到干扰或失效时，寻找返航线程上下一个拓扑节点，重复上一步骤，实现自主返航。该方案解决了抗干扰性能低及系统误差随续航时间增加的问题，实现了提高抗干扰性和系统误差的长时间可控性。

技术领域

本发明涉及无人机拓扑空间技术领域，尤其是一种微阵列式光罗盘辅助的无人机自主返航方法及系统。

背景技术

导航系统是无人机顺利完成任务的重要保障。目前，无论是大型无人机，还是小型无人机，其主要的导航手段采用“惯性导航+卫星导航(或无线电导航)”组合导航，有的配备了视觉导航或其它设备。由于惯性导航系统的误差会随时间增长而快速发散，就目前的技术水平，纯惯性导航系统的精度远不能满足大型无人机的长航时需求(几小时，甚至几十小时)，因此，这就导致了大多数无人机过分依赖于卫星导航或无线电导航。众所周知，卫星导航和无线电导航信号极易被干扰，这种过分的依赖在战时将面临巨大的风险，换句话说，如果卫星导航信息或无线电导航受到严重干扰或拒止，无人机将成为断线的“风筝”。

发明内容

本发明提供一种微阵列式光罗盘辅助的无人机自主返航方法及系统，用于克服现有技术中卫星和无线导航信号抗干扰性能低、惯性导航系统随着续航时间的延长系统误差增加明显等缺陷，实现导航系统误差不随时间而积累，将误差长时间控制在一个稳定的范围，且提高了信号的抗干扰性，。

为实现上述目的，本发明提出一种微阵列式光罗盘辅助的无人机自主返航方法，包括：

步骤1，沿着无人机航线的线程按照预设的距离建立拓扑节点图，所述拓扑节点图包括多个节点，每个节点对应的信息包括节点编号、图像特征信息、航向信息和位置信息；

所述图像特征信息包括无人机在经过该节点所在位置时通过视觉传感器采集的图像，所述航向信息包括无人机在经过该节点所在位置时通过微阵列式光罗盘采集的偏振图像信息，所述位置信息包括无人机在经过该节点所在位置时通过接收机采集的位置信息；

步骤2，在返航过程中接收机信号受到干扰或失效时，根据无人机当前的位置和拓扑节点的位置，在拓扑节点图中寻找距离最接近的拓扑节点；

步骤3，根据微阵列式光罗盘采集的航向信息以及根据视觉传感器和惯性测量单元获得的位姿信息，控制无人机飞行，根据视觉传感器采集的图像与该拓扑节点的图像特征信息进行对比识别所述节点的位置；到达该节点时将无人机的位置更新为所述节点的位置；

步骤4，在接收机信号持续受到干扰或失效时，寻找返航线程上下一个拓扑节点，重复步骤3，实现自主返航。

为实现上述发明目的，本发明还提供一种微阵列式光罗盘辅助的无人机自主返航系统，视觉传感器、微阵列式光罗盘、接收机、惯性测量单元、存储器和处理器；所述存储器存储有微阵列式光罗盘辅助的无人机自主返航程序，所述处理器在运行所述微阵列式光罗盘辅助的无人机自主返航程序时执行上述方法的步骤。

本发明提供的微阵列式光罗盘辅助的无人机自主返航方法及系统，使用了自主性强的微阵列式光罗盘，丰富了拓扑节点的经验知识，为无人机提供没有累积误差的航向信息。在接收机无GNSS或DPS信号的条件下，通过节点匹配获得位置信息，结合航向信息，实现无人机的自主返航。

附图说明