[发明专利]一种室内无人机精确定位与自主导航的系统及方法

说明书

本发明提供了一种室内无人机精确定位与自主导航的系统，包括无人机；用于捕捉地面二维码标签获得无人机位置信息的双目相机模块；用于捕捉无人机上的定位标签获得无人机位置信息的超宽带UWB模块；用于捕捉无人机上的标记点获得无人机位置信息的外部全局高清相机模块；用于融合以上三者获得的无人机位置信息，预测无人机姿态和位置并进行实时更新的扩展卡尔曼滤波模块；用于对无人机即时定位的即时定位模块；用于提供自主导航功能的导航模块；用于计算并存储无人机位置信息的计算存储模块；用于提供人机交互功能，设置无人机的飞行航线的人机交互模块。本发明还提供了室内无人机精确定位与自主导航的方法。本发明定位精确，成本低，性能可靠。

技术领域

本发明涉及无人飞行器技术领域，更具体地，涉及一种基于UWB(Ultra Wideband，超宽带)与视觉传感器融合的室内无人机精确定位与自主导航的系统及方法。

背景技术

室外无人机定位导航往往依赖差分GPS技术，而室内GPS信号较弱，无法满足无人机实时定位导航的需求。

目前，关于室内定位有多种解决方案，例如WIFI定位、超声波定位、蓝牙定位、地磁定位、卫星定位、射频识别、红外线定位、Zigbee定位等。但是上述解决方案由于技术局限以及成本太高的问题，尚未有像GNSS(Global Navigation Satellite System，全球卫星导航系统)定位技术一样让不同用户满意的成熟产品。这些现有技术要么定位精度无法满足要求，要么成本太高，难以推广。

因此，室内定位技术已成为在人员管理、资产管理、公共安全、突发事件处理等方面的研究热点。

发明内容

本发明要解决的技术问题是如何以较低的成本实现室内无人机的实时精确定位与自主导航。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供一种室内无人机精确定位与自主导航的系统，其特征在于：包括

无人机，用于实现无人机本身的正常飞行；所述无人机上设有超宽带UWB定位标签和标记点；

双目相机模块，用于通过捕捉地面二维码标签获得所述无人机位置信息；

UWB模块，用于通过捕捉所述无人机上的所述UWB定位标签获得所述无人机位置信息；

外部全局高清相机模块，用于通过多个全局高清相机捕捉所述无人机上的所述标记点获得所述无人机位置信息；

扩展卡尔曼滤波模块，用于融合所述双目相机模块、所述UWB模块以及所述外部全局高清相机模块获得的所述无人机位置信息，预测所述无人机姿态和位置，对所述无人机姿态和位置进行实时更新；

即时定位模块，用于对所述无人机进行即时定位；

导航模块，用于提供所述无人机的自主导航功能；

计算存储模块，用于计算并存储所述UWB模块与所述外部全局高清相机模块提供的所述无人机位置信息；

人机交互模块，用于提供人机交互功能，设置所述无人机的飞行航线。

优选地，所述无人机包括微型电脑主机mini PC模块，所述扩展卡尔曼滤波模块与所述mini PC模块、所述计算存储模块相连，所述计算存储模块与所述UWB模块、所述外部全局高清相机模块相连；所述mini PC模块与所述双目相机模块、即时定位模块、人机交互模块、导航模块相连。

优选地，所述双目相机模块设于所述无人机的底部，并且所述双目相机模块的摄像头的视场方向垂直朝下保持固定；所述双目相机模块的摄像头下方设有地面标记点的二维码标签，所述二维码标签携带自身的世界坐标信息。

优选地，所述外部全局高清相机模块由至少3个全局高清相机呈环状分布组成，所述全局高清相机固定在离地面设定高度且朝向环的中心点。