[发明专利]一种无人机的飞行高度的确定装置、方法及系统

说明书

本发明涉及一种无人机的飞行高度的确定装置、方法及系统。所述确定装置包括无人机的底部的相机搭载在三轴自稳云台上；载波相位差分卫星定位系统、图形处理计算机以及供电系统均设置在无人机的顶部；图形处理计算机分别与载波相位差分卫星定位系统、供电系统以及相机连接；航姿参考系统设置在三轴自稳云台的底部，航姿参考系统与图形处理计算机连接；图形处理计算机用于根据载波相位差分卫星定位系统采集的位置信息和航姿参考系统采集的姿态信息以及相机获取的地面正射影图像确定无人机距离农田地表作物冠层的相对高度，并根据相对高度确定所述无人机的飞行高度。本发明实现了对飞行高度确定的精准性和数据的稳定性。

技术领域

本发明涉及无人机领域，特别是涉及一种无人机的飞行高度的确定装置、方法及系统。

背景技术

在使用无人机对农林作物信息获取作业时，由于光学成像任务设备有焦距和对焦点的要求，所以无人机在飞行时需要尽可能的与被拍摄作物保持一个相对稳定的距离。若不能保持相对高度的稳定，往往会出现“失焦”的情况，导致图像模糊，得不到所学的信息。在平原地区作业时，特别是在平整后的标准农田作业时，无人机在一个固定的高度保持这个高度飞行即可。但是在梯田或者丘陵地带，无人机需要根据地形数据或其它机载设备做仿地飞行。目前常用地理信息数据精度在1米左右，而且所表达的并不是作物冠层的高度，常用的机载设备如激光测距仪、超声波测距仪均采用测几个点取平均的方法来计算相对高度，这里的问题就比较多，由于受到冠层密度、土壤含水量、空气湿度、太阳辐射等干扰，并不能很稳定的监测无人机与作物冠层的相对高度。

发明内容

本发明的目的是提供一种无人机的飞行高度的确定装置、方法及系统，能够稳定地监测无人机与作物冠层的相对高度，进而实现对飞行高度确定的精准性和数据的稳定性。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种无人机的飞行高度的确定装置，包括：无人机、三轴自稳云台、载波相位差分卫星定位系统、航姿参考系统、图形处理计算机以及供电系统；

所述无人机的底部的相机搭载在所述三轴自稳云台上，所述三轴自稳云台用于维持所述相机的光轴；

所述载波相位差分卫星定位系统、图形处理计算机以及供电系统均设置在所述无人机的顶部；

所述图形处理计算机分别与所述载波相位差分卫星定位系统、供电系统以及所述相机连接；

所述航姿参考系统设置在所述三轴自稳云台的底部，所述航姿参考系统与所述图形处理计算机连接；

所述图形处理计算机用于根据所述载波相位差分卫星定位系统采集的位置信息和所述航姿参考系统采集的姿态信息以及所述相机获取的地面正射影图像确定所述无人机距离农田地表作物冠层的相对高度，并根据所述相对高度确定所述无人机的飞行高度。

可选的，所述相机为高分辨率可见光相机。

一种无人机的飞行高度的确定方法，所述确定方法应用于的一种无人机的飞行高度的确定装置，所述确定方法包括：

在农业作业区域中获取多张地面正射影图像以及获取多张地面正射影图像时刻的无人机的位置数据和姿态数据；

根据任意两张相邻的地面正射影图像中的像素点构建高斯差分金字塔；

根据所述高斯差分金字塔确定任意两张相邻的地面正射影图像中的特征点；

对所述两张相邻的地面正射影图像中的特征点进行匹配，确定匹配特征点对；

根据所述匹配特征点对确定所述匹配特征点对在空间中的位置；

根据所述无人机的位置数据和姿态数据确定无人机在空间中的位置；

根据所述无人机在空间中的位置和所述匹配特征点对在空间中的位置确定所述无人机距离农田地表作物冠层的相对高度；