[发明专利]一种空地协同作业系统及其定位方法

说明书

本发明公开了一种空地协同作业系统，包括：无人车，通过在地面上的移动构建目标场景的三维地图，并实时定位自身在三维地图的地图坐标系下的位姿；无人机，用于对作业目标进行作业；数据采集器，用于获取无人机与无人车的第一相对位姿以及作业目标与无人车的第二相对位姿；数据处理器，与无人车、无人机以及数据采集器均相连，用于根据无人车在地图坐标系下的位姿、第一相对位姿以及第二相对位姿，得到无人机与作业目标的第三相对位姿，并将第三相对位姿发送至无人机，以使无人机根据第三相对位姿调整位姿至预设作业范围内。该空地协同作业系统通过无人车协助无人机在目标场景中精确定位。本发明还公开了一种上述空地协同作业系统的定位方法。

技术领域

本发明涉及多机器人系统技术领域，更具体地说，涉及一种空地协同作业系统。此外，本发明还涉及一种上述空地协同作业系统的定位方法。

背景技术

随着无人机技术的发展，利用无人机代替作业人员在三维复杂环境下进行作业，对减少经济成本、减轻劳动强度以及降低作业人员在执行工作任务时的安全风险具有重要意义，成为本领域技术人员研究的一个热点。

现有技术中的无人机，主要用来执行侦查、巡检等沿特定路线的非接触性任务，因此，对无人机的定位精度要求并不高。

但是，在执行复杂的空中作业任务时，尤其是接触性任务，无人机上搭载的作业装置进行接触式作业时会受到反作用力，而且作业装置的有效作业范围有限，识别作业目标的机载摄像头也会受到焦距和视野的限制，无人机必须要不断的调整姿态，以保证其在能够顺利执行作业任务的合适范围之内，因此，无人机在场景中的精确定位尤其重要。

目前，无人机在空中作业时，主要采用GPS、惯性导航系统(inertia navigationsystem，INS)或载波相位差分技术(Real-time kinematic，RTK)等定位技术进行定位。

然而，GPS定位容易受到电磁干扰，而且GPS数据的更新频率一般在1Hz-2Hz，定位精度一般在米级，单纯的依赖GPS并不能满足无人机空中作业的需求；而INS定位会随着时间的增加存在漂移误差；RTK定位技术成本较高，在固定基站没有覆盖的范围内需要配备移动基准站，并且需要GPS数据的支持。

因此，如何使无人机获得自身在场景中的精确位置，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种空地协同作业系统及其定位方法，通过无人车协助无人机在目标场景中精确定位，实现无人机与无人车的协同工作，即使是在无人机的自身视野存在盲区，无法观测到作业目标时，也能够实现无人机的精确定位，满足无人机对作业目标执行作业任务的需求。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种空地协同作业系统，包括：

无人车，通过在地面上的移动构建目标场景的三维地图，并实时定位自身在所述三维地图的地图坐标系下的位姿；

无人机，用于对作业目标进行作业；

数据采集器，用于获取所述无人机与所述无人车的第一相对位姿以及所述作业目标与所述无人车的第二相对位姿；

数据处理器，与所述无人车、所述无人机以及所述数据采集器均相连，用于根据所述无人车在所述地图坐标系下的位姿、所述第一相对位姿以及所述第二相对位姿，得到所述无人机与所述作业目标的第三相对位姿，并将所述第三相对位姿发送至所述无人机，以使所述无人机根据所述第三相对位姿调整位姿至预设作业范围内。

优选地，所述数据采集器包括：

第一相对位姿获取模块，用于获取所述第一相对位姿；

第二相对位姿获取模块，用于获取所述第二相对位姿。