[发明专利]一种在卫星导航信号失效时的无人机导航方法及导航装置

说明书

本发明实施例提供了一种在卫星导航信号失效时的导航方法及导航装置，其中方法包括：持续接收卫星导航信号，IMU数据，以及视觉导航定位信息；判断当前时刻的卫星导航信号接收状态是否为有效状态；如当前时刻的卫星导航信号接收状态为有效状态时，通过第一导航模式进行导航；如当前时刻的卫星导航信号接收状态为无效状态时，通过第二导航模式进行导航。本发明实施例不仅能够避免只装备低精度IMU的无人机因卫星导航信号失效而无法安全飞行，还能够避免因低精度IMU的累计误差导致的无人机姿态漂移，使无人机在飞行中因卫星导航信号丢失或受到干扰的情况下安全飞行，提高了无人机的飞行安全性。

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，特别是涉及一种在卫星导航信号失效时的无人机导航方法及导航装置。

背景技术

随着无人机技术快速发展，无人机的应用领域也快速扩大，其应用场景通常伴随着复杂环境，例如建筑群，山林以及峡谷，这些应用场景容易造成卫星导航信号丢失或卫星导航信号干扰，而无人机在长航时飞行过程中需要通过卫星导航信号修正姿态，一旦卫星导航信号被遮挡物遮挡，则有可能导致无人机姿态累计误差得不到修正而无法安全飞行。

针对卫星导航信号丢失或受到干扰的情况，现有无人机导航技术通常为卫星导航信号与IMU(Inertial Measurement Unit，惯性测量单元)组合导航方式。受制于成本和重量限制无人机中的惯性导航设备通常为低精度IMU，而这种IMU的累积误差会随时间逐渐变大。

然而，发明人在实现本发明的过程中发现，现有技术至少存在如下问题：

在导航卫星信号长时间失效情况下，由于缺少导航卫星的速度和位置观测量，低精度IMU的累计误差在短时间内就会导致较大的姿态漂移，从而造成无人机的飞行姿态错误，造成无人机坠毁，难以保证无人机在卫星导航信号丢失或受到干扰的情况下安全飞行。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种在卫星导航信号失效时的无人机导航方法及导航装置，以实现在卫星导航信号丢失时对无人机进行导航，提高无人机的飞行安全性。具体技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种在卫星导航信号失效时的无人机导航方法，所述方法包括：

持续接收卫星导航信号，IMU数据，以及视觉导航定位信息；所述视觉导航定位信息中至少包括：环境特征信息和点云信息；所述环境特征信息中记录有：摄像设备拍摄的视频关键帧中的多个特征点；所述点云信息中记录有：摄像设备不同的角度和距离信息；所述点云信息基于所述多个特征点计算得到，或者，通过主动成像设备采集得到；

判断当前时刻的卫星导航信号接收状态是否为有效状态；

当当前时刻的卫星导航信号接收状态为有效状态时，通过第一导航模式进行导航；所述第一导航模式为卫星导航信号与IMU数据组合导航模式；

当当前时刻的卫星导航信号接收状态为无效状态时，通过第二导航模式进行导航；所述第二导航模式为：基于视觉导航定位信息进行定位的视觉导航模式；所述无效状态包括：卫星导航信号丢失或卫星导航信号受到干扰。

可选地，所述通过第二导航模式进行导航的步骤，包括：

基于所述视觉导航定位信息中的所述环境特征信息和点云信息，确定摄像设备在当前时刻的速度、姿态以及位置；

根据所述摄像设备在当前时刻的速度、姿态以及位置，以及所述摄像设备的安装参数，确定所述无人机在当前时刻的速度、姿态以及位置；所述述摄像设备的安装参数包括以下至少一项：摄像设备相对于无人机质心的安装姿态角度，摄像设备相对于无人机质心的安装距离。

可选地，所述通过第二导航模式进行导航之后，所述方法还包括：

以预设时间周期，周期性判断当前时刻的卫星导航信号接收状态是否为有效状态；