[发明专利]一种用于无人机的大地坐标系与SLAM坐标系转换方法

权利要求书

1.一种用于无人机的大地坐标系与SLAM坐标系转换方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）无人机搭载的GPS导航装置定频发布带有时间戳的GPS坐标，同时，无人机搭载的摄像头发布带有时间戳的图片；

（2）将GPS坐标从大地坐标转换为笛卡尔坐标，得到GPS笛卡尔坐标；

（3）通过SLAM算法对图片进行处理，得到SLAM坐标，并将SLAM坐标的时间戳同步为摄像头获取图片的时间戳；

（4）根据时间戳近似同步的规则采集多组坐标数据以构成数据集，每组坐标数据包括一个GPS笛卡尔坐标以及与GPS笛卡尔坐标时间戳近似同步的SLAM坐标；数据集中的任三个GPS笛卡尔坐标均不共面；

（5）计算数据集中SLAM坐标与GPS笛卡尔坐标之间的转换矩阵和平移矩阵；

（6）计算数据集中各时间戳相邻的两GPS笛卡尔坐标之间的欧氏距离，并求平均，得到第一均值；计算数据集中各时间戳相邻的两SLAM坐标之间的欧氏距离，并求平均，得到第二均值；计算第一均值与第二均值的比值，得到SLAM坐标的尺度信息；

（7）针对数据集中的每组坐标数据，根据转换矩阵、平移矩阵以及尺度信息，反向计算SLAM坐标在笛卡尔坐标系中的位置，然后将反向计算的位置与SLAM坐标对应的GPS笛卡尔坐标做差，将差值超出精度阈值的坐标数据组从数据集中剔除；

（8）根据新的数据集重新计算SLAM坐标与GPS笛卡尔坐标之间的转换矩阵、平移矩阵以及SLAM坐标的尺度信息，实现SLAM坐标与GPS笛卡尔坐标之间转换精度的动态调整。

2.如权利要求1所述的一种用于无人机的大地坐标系与SLAM坐标系转换方法，其特征在于，所述摄像头为RGB摄像头；在无人机上升、平移的构图过程中，摄像头采集无人机移动轨迹上的用于SLAM算法的关键点。

3.如权利要求1所述的一种用于无人机的大地坐标系与SLAM坐标系转换方法，其特征在于，步骤（4）中，采集数据前，首先剔除数据中的奇异点，具体方式如下：

对于GPS笛卡尔坐标数据，剔除工作模式不正常的点，以及导航星数少于阈值的点；

对于SLAM坐标数据，剔除突变超过阈值的点。

4.如权利要求1所述的一种用于无人机的大地坐标系与SLAM坐标系转换方法，其特征在于，步骤（5）的具体方式如下：

通过将原点从相机中心移动到点云的质心来取消平移，同时通过质心归一化，使得SLAM坐标数据与GPS笛卡尔坐标数据有相同的质心，然后使用SVD分解，获取转换矩阵和平移矩阵。

5.如权利要求1所述的一种用于无人机的大地坐标系与SLAM坐标系转换方法，其特征在于，步骤（7）中的精度阈值为当前数据集中各组坐标数据依据步骤（7）所求得的差值的平均值。

6.如权利要求1所述的一种用于无人机的大地坐标系与SLAM坐标系转换方法，其特征在于，步骤（8）中所述的新的数据集，在步骤（7）所得数据集的基础上，根据精度需求补入了一组或多组新的坐标数据。