[发明专利]一种无人机第三视角视景生成和显示程序

说明书

本发明公开了一种无人机第三视角视景生成和显示程序，包含以下步骤：步骤1)根据无人机的位置信息从三维环境地图库中调取出对应的三维环境地图绘制第三视角的虚拟飞行环境三维地图；步骤2)利用无人机的飞行参数和无人机的位置信息结合仿真技术生成无人机模型，将无人机模型实时叠加在虚拟飞行环境三维地图上生成无人机第三视角虚拟现实景象并在显示器上显示。本发明能够极大地提高无人机的环境感知能力、扩展无人机的飞行范围、保障飞行安全，可广泛应用于无人机操控、无人机飞行培训等领域。

技术领域

本发明属于无人机视景生成技术，涉及一种将无人机的飞行姿态和周围环境以“上帝视角”(第三视角)的形式呈现在无人机操作员眼前的程序，在无需改动无人机本身设计的前提下，提供了一种全新的沉浸式无人机操控体验，保证无人机飞行安全的同时，提供更丰富、更多元、更个性化的飞行视景体验。该技术可广泛应用于消费机无人机娱乐、无人机操作手培训、低能见度场景任务执行等领域。

背景技术

在无人机操控过程中，视景是操作员与无人机之间沟通的重要途径，也是保障无人机飞行安全、保障任务完成的必要条件。

从保障飞行安全的角度来说，无人机视景的首要任务是提供无人机飞行时清晰的飞行姿态，以保证在无人机飞行时对无人机周围的环境和态势有较强的感知能力，避免碰撞的发生；

从保障任务完成的角度来讲，随着现在无人机测控距离的大幅增加，会出现大量无人机处于目视范围外的情况，此时无人机视景的主要作用是提供前视图像保障任务的完成。

从当前的市场上，无人机操作视景以第一视景为主，主要依靠操作手目视操作，或者通过无人机的前视摄像头图像回传给无人机操作员的形式来实现，目视范围内的操控极大的限制了无人机的使用范围，不能满足消费者通过无人机拓展更多未知环境的好奇心，也难以保证飞行安全。第一视角的无人机操控视角单一、环境感知力差，操作不当很容易造成“摔机”或“丢机”事故，给消费者带来财产损失，对地面安全也构成威胁。因此，设计一种可以提高无人机态势感知能力、保证无人机目视范围外安全飞行的视景生成和显示方法显得尤为重要，具有很大的市场需求。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的发明目的在于提供一种无人机第三视角视景生成和显示程序，通过飞行仿真技术，结合无人机的实时位置信息和飞控参数，仿真出无人机三维空间内实时的飞行姿态；通过虚拟地图构建技术，勾画出无人机第三视角内的飞行环境；通过3D虚拟视景显示技术和头戴式显示器，展现出无人机实时的飞行状态，提供更具有“浸入感”的操作体验。能够极大地提高无人机的环境感知能力、扩展无人机的飞行范围、保障飞行安全，可广泛应用于无人机操控、无人机飞行培训等领域，也可用于执行爆炸现场等可视化程度低恶劣环境的飞行任务，保障飞行安全。后续可广泛应用于无人机目视范围外操控、无人机视景增强、“浸入式”无人机操作体验、“第三视角”的操作反馈等领域。

本发明的发明目的通过以下技术方案实现：

一种无人机第三视角视景生成和显示程序，包含以下步骤：

步骤1)根据无人机的位置信息从三维环境地图库中调取出对应的三维环境地图绘制第三视角的虚拟飞行环境三维地图；

步骤2)利用无人机的飞行参数和无人机的位置信息结合仿真技术生成无人机模型，将无人机模型实时叠加在虚拟飞行环境三维地图上生成无人机第三视角虚拟现实景象并在显示器上显示。

本发明可广泛应用于各类无人机操作，可有效扩展无人机的使用场景和使用效能，主要有益效果包括如下四个方面：

1)无人机目视范围外操控

目前，民用无人机飞行器的飞行范围集中在目视范围半径500米高度120米以内的空间，由于机载摄像机第一视角的图像视角太窄，导致无人机操作员无法全面把握无人机周围的飞行环境，故很难保证目视范围外的无人机的飞行安全。