[发明专利]基于深度视觉的多旋翼无人机自主定位方法

摘要

本发明涉及无人机定位控制，为提高无人机在复杂环境下的自主定位导航能力，完成无人机的高精度控制与复杂飞行任务。本发明采用的技术方案是，基于深度视觉的多旋翼无人机自主定位方法，首先搭建多旋翼无人机系统的硬件平台，包括：多旋翼无人机的本体、深度摄像头、SLAM算法执行机载处理器和定位跟踪机载处理器；深度传感器包括彩色摄像头和深度摄像头，SLAM算法执行机载处理器进行运算和图像处理，定位跟踪机载处理器集成有三轴加速度计、三轴陀螺仪、三轴磁力计和气压计微传感器，用于实现定位悬停、轨迹跟踪飞行任务，所述处理器通过数据接口连接实现与地面实时通信。本发明主要应用于多旋翼无人机自主定位场合。

主权项

1.一种基于深度视觉的多旋翼无人机自主定位方法，其特征是，首先搭建多旋翼无人机系统的硬件平台，包括：多旋翼无人机的本体、深度摄像头、SLAM算法执行机载处理器和定位跟踪机载处理器；深度传感器包括彩色摄像头和深度摄像头，SLAM算法执行机载处理器进行运算和图像处理，定位跟踪机载处理器集成有三轴加速度计、三轴陀螺仪、三轴磁力计和气压计微传感器，用于实现定位悬停、轨迹跟踪飞行任务，所述处理器通过数据接口连接实现与地面实时通信；进一步的，基于深度视觉的多旋翼无人机自主定位算法由视觉里程计、自主定位导航和建图部分组成，首先，运用SLAM算法执行机载处理器利用视觉里程计仅通过深度传感器获取的信息，采用基于特征点的解算方法，计算相邻两幅图像之间的相对运动，特征点法是通过提取图片中辨识度高的局部特征点，然后依据特征点的描述子来匹配相邻两幅图片中相同的特征点，再由特征点的深度信息解算出相对位移，得到无人机的位置和姿态；考虑到深度摄像头的曝光不稳定性，视觉里程计选用提取ORB类型特征点；然后，将视觉里程计得到的位姿信息以GPS信号格式通过串口发送到定位跟踪机载处理器，定位跟踪机载处理器结合它自身三轴加速度计、三轴陀螺仪、三轴磁力计和气压计微传感器得到的姿态信息，完成自主无人机闭环定位飞行控制；最后，SLAM算法执行机载处理器通过WIFI局域网将深度传感器得到的彩色图片数据、深度数据和由它解算出的姿态信息发送到局域网内的地面站，由地面站使用PCL点云库实现3D环境重建，以便展示无人机所处的周围环境。