[发明专利]一种视觉信息辅助的无人机自主导航定位方法

摘要

本发明公开了一种视觉信息辅助的无人机自主导航定位方法，该定位方法目的是利用视觉传感器以及相应视觉测程算法，提供准确的无人机导航定位信息。该方法通过组合式视觉测程算法来推算无人机的速度和位置信息，用于辅助惯性导航定位。在GNSS信号可用时，利用惯性导航/GNSS组合导航来修正惯性导航系统误差，并建立视觉测程评估准则；当GNSS信号不可用时，利用视觉测程评估准则对组合式视觉测程算法获得的视觉测程结果进行评估，利用视觉测程结果和视觉测程评估结果估计并补偿惯导系统的误差，为无人机提供连续、可靠的导航定位信息。本发明能够长时间连续、稳定地为无人机控制系统提供精确的导航定位信息。

主权项

一种视觉信息辅助的无人机自主导航定位方法，其特征在于：利用组合式视觉测程算法获取无人机的视觉测程结果，当GNSS信号可用时，利用惯性导航/GNSS组合导航来修正惯性导航系统误差，建立视觉测程评估准则；当GNSS信号不可用时，利用视觉测程评估准则对视觉测程结果进行评估，将经评估后的视觉测程信息与惯性导航系统信息进行融合，估计并补偿惯导系统的误差，为无人机提供连续、可靠的导航定位信息，其具体实现过程：步骤(1)、将采集到的图像分为普通帧与关键帧，利用光流估计方法获得普通帧的帧间匹配，利用特征匹配方法获得关键帧的帧间匹配，进而根据最小误差准则，选取基于单应性矩阵的视觉测程方式和基于基础矩阵的视觉测程方式中的最优者来分别计算普通帧与关键帧的帧间运动参数，并将两种帧间运动参数进行组合来获得视觉测程结果；步骤(2)、当GNSS信号可用时，利用一个七状态Kalman滤波器实现惯导系统/GNSS组合，估计并补偿惯导系统的误差，获得精确的无人机的位置、速度和姿态全状态导航定位信息，并以全状态导航定位信息为基准值，计算视觉测程结果的误差，建立视觉测程评估准则；步骤(3)、当GNSS信号不可用时，利用运动模型预测无人机的运动信息，计算无人机运动的预测值与视觉测程结果的误差，根据这一误差和视觉测程评估准则得出视觉测程评估结果；步骤(4)、根据视觉测程评估结果，利用七状态Kalman滤波融合视觉测程结果和惯性导航系统信息，估计并补偿惯性导航系统的误差，获得无人机精确的位置、速度和姿态信息。