[发明专利]基于计算机视觉与北斗导航的无人机降落引导方法及系统

说明书

本发明提出了一种基于计算机视觉与北斗导航的无人机降落引导方法及系统，涉及计算机视觉领域。基于计算机视觉与北斗导航的无人机降落引导方法包括：通过传感器采集所需的原始数据；对原始数据的坐标系统进行统一并转换；将转换后所得enu系下的定位结果通过预设融合算法进行融合；通过多级控制解决视觉定位在高处水平误差大的方式进行降落引导控制。其能够通过单目相机+imu+gps三类传感器数据，经过坐标系转换后进行数据融合定位，实现无人机降落过程中的定位系统，降落引导控制采用多级控制解决视觉定位在高处水平误差大的问题。本发明还提出了基于计算机视觉与北斗导航的无人机降落引导系统。

技术领域

本发明涉及计算机视觉领域，具体而言，涉及一种基于计算机视觉与北斗导航的无人机降落引导方法及系统。

背景技术

无人机是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机，无人机往往更适合那些太“愚钝，肮脏或危险”的任务，目前在航拍、农业、植保、微型自拍、快递运输、灾难救援、观察野生动物、监控传染病、测绘、新闻报道、电力巡检、救灾、影视拍摄、制造浪漫等等领域的应用。无人机的降落技术直接影响到无人机的顺利回收，影响到无人机的使用寿命。

无人机在社会各行业的应用越来越广泛，给人们的生产、生活带来极大的方便的同时，人工控制无人机降落的准确性和可靠性不高，特别是在环境条件复杂时，引导无人机准确降落难度极大，不利于无人机的应用推广。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于计算机视觉与北斗导航的无人机降落引导方法，其能够通过单目相机+imu+gps三类传感器数据，经过坐标系转换后进行数据融合定位，实现无人机降落过程中的定位系统，降落引导控制采用多级控制解决视觉定位在高处水平误差大的问题。

本发明的另一目的在于提供一种基于计算机视觉与北斗导航的无人机降落引导系统，其能够运行一种基于计算机视觉与北斗导航的无人机降落引导方法。

本发明的实施例是这样实现的：

第一方面，本申请实施例提供一种基于计算机视觉与北斗导航的无人机降落引导方法，其包括通过传感器采集所需的原始数据；对原始数据的坐标系统进行统一并转换；将转换后所得enu系下的定位结果通过预设融合算法进行融合；通过多级控制解决视觉定位在高处水平误差大的方式进行降落引导控制。

在本发明的一些实施例中，上述通过传感器采集所需的原始数据包括：传感器包含有图像传感器，搭配有贴于机库停机坪上的预先已知尺寸的marker，先后经过相机内参标定，图像的特征点识别，2D-3D点的PNP解算得到相机距离marker的位置及姿态，并定义为vision_odom。

在本发明的一些实施例中，上述还包括：通过imu获得无人机体的线加速度、角速度及配有磁罗盘得到无人机当前在enu坐标系下的姿态，通过gps传感器获得无人机的地理坐标经纬高，通过激光传感器获得无人机距离地面障碍物的高度。

在本发明的一些实施例中，上述对原始数据的坐标系统进行统一并转换包括：将各个坐标系统一为相同的坐标系，统一为enu东北天坐标系，对多个传感器的定位值进行融合。

在本发明的一些实施例中，上述还包括：通过各个坐标系的定义可知传感器的值根据实际的安装位置，将各个传感器的值转换到机体坐标系下，再通过vo及marker点在enu系下的位置求取机体到enu系下的转换矩阵，进一步得到相机传感器获得的机体在enu坐标系下的定位。

在本发明的一些实施例中，上述将转换后所得enu系下的定位结果通过预设融合算法进行融合包括：根据扩展卡尔曼滤波算法对gps传感器获得的enu定位转换后所得的enu系下的定位结果与视觉所得的机体

在enu系下的定位及imu采集的线加速度、角速度及航向进行融合。