[发明专利]一种用于GNSS拒止环境的无人机全局定位方法

说明书

本发明公开了一种用于GNSS拒止环境的无人机全局定位方法，结合机载摄像头、惯性测量单元、气压计以及磁力计等多种传感器，改进视觉里程计无法实现WGS‑84全局定位的缺点，在视觉定位与惯性测量单元定位的无人机局部位置、姿态角进行融合的基础上，进一步基于航向角进行全局姿态角进行全局姿态角融合估计，基于坐标转换、海拔高度进行全局位置融合估计，得到全局位置、姿态角，并发送给飞控系统，实现自定位控制。这样为拒止环境下的无人机定位提供了更可靠的位姿信息，实现了无人机在拒止环境下的稳定飞行。

技术领域

本发明属于GNSS拒止环境下多旋翼无人机定位技术领域，更为具体地讲，涉及一种用于GNSS拒止环境的无人机全局定位方法。

背景技术

随着无人机技术的日益成熟，现已应用于各种领域，如搜救、巡检等。精确的位置估计是无人机顺利执行任务的前提，以全球导航卫星系统GNSS(Global NavigationSatellite System，GNSS)为代表的传统定位导航技术在无人机导航系统中得到了良好应用。

卫星信号被干扰、遮挡等导致的GNSS定位设备无法正常输出导航参数的情形称为GNSS拒止环境(GNSS denied environments)，由于GNSS信号容易被建筑物、高山、树林等区域干扰和遮挡，导致无人机飞行受到限制。基于多源数据融合的导航技术依靠视觉、IMU等多种传感器获取周围环境信息，并利用信息融合技术得到无人机定位信息，从而降低无人机对GNSS的依赖，在民用领域具有较好的应用前景。

如图1所示，在2021年01月05日公布的、公布号为CN112179338A的中国发明专利申请中公布了一种基于视觉和惯导融合的低空无人机自身定位方法，利用单目相机和IMU模块的各自特点，实现传感器数据的互补。其中，通过单目相机进行定位虽然能够适应大多数场景，但不能解决尺度问题，且在弱纹理场景及快速运动场景下无法建立匹配关系，容易出现跟踪丢失的问题；而纯IMU可以在短时间内(毫秒级)很好地反映动态变化，但长时间内(秒级)其累积误差则会不断增加。因此，在定位流程的初始化、局部优化以及全局优化等阶段，通过融合视觉和惯导信息，可以实现不同传感器间的优势互补，最终达到增强定位系统适用性和准确性的目的，为战场低空环境下的无人机自身定位提供可靠的技术保障。然而，该方法只适合于低空环境。

目前无人机定位技术存在以下问题：

(1)、由于无人机通常需要借助无人机上的GNSS来实现定位，难以实现拒止环境下的定位与飞行；

(2)、现有基于SLAM的视觉定位系统仅能实现局部坐标系下的相对定位，无法实现全局坐标系下的定位；

(3)、现有无人机定位方法在机载平台上运算实时性不佳，限制了无人机飞行机动性。

有鉴于此，有必要提出基于视觉的无人机全局定位方法，用于GNSS拒止环境下的定位。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术不足，提供一种用于GNSS拒止环境的无人机全局定位方法，为拒止环境下的无人机定位提供更可靠的位姿信息，实现无人机在拒止环境下的稳定飞行。

为实现上述发明目的，本发明用于GNSS拒止环境的无人机全局定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、首先进行初始化，输入无人机起飞经纬度(lon_takeoff,lat_takeoff)、目标点的WGS84坐标，然后根据磁力计输出的磁场矢量计算航向角，获取稳定的航向角yaw_mag；

|yaw_current-yaw_last|≤θ (1)