[发明专利]一种无标识环境下基于视觉的飞行器位置与姿态确定方法

说明书

技术领域

本发明涉及计算机视觉技术领域，特别涉及一种无标识环境下基于视觉的飞行器位置与姿态确定方法。

背景技术

目前，典型的无人机飞行控制有两种方法：一是通过通信链路进行远距离的地面或空中指挥平台进行人工控制实现自动飞行，另一种是地面站规划航线进行自动飞行，这两种方法往往都需要定位卫星提供位置信息。但是，在某些条件下，会发生通信信号、卫星定位信号受阻或缺失的情况，例如有意干扰、近地或在峡谷里飞行、有建筑物遮挡或是在室内，这些情况将导致无人机失去或暂时失去控制。此时，需要采取一定的措施保证无人机安全飞行，其中一个关键的问题是无人机要有能力自行确定自己的位置和姿态。目前，现有技术中对类似问题有如下解决方法：一种解决方法是飞行器利用机载的成像器件采集图像，然后与其所携带的飞行区域参考地图进行匹配等相关处理，从而确定飞行器的位置或相对位置及姿态。另一种解决方法是在飞行区域事先设置有已知准确坐标的标识物，飞行器在机载设备生成的图像上寻找这些标识物，并进行相关处理，以确定自己的位置或相对位置及姿态。

虽然上述方法能够有效地解决无人机等飞行器在丢失通信及外界定位信号时的位置及姿态确定等问题，但都需要对飞行区域有足够多的信息，如参考地图、人工标识等信息，因而不适用于缺少地理信息的飞行环境，如敌对地域、陌生地域、环境改变等地域的飞行。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种无标识环境下基于视觉的飞行器位置与姿态确定方法。

为了实现本发明的上述目的，本发明提供了一种无标识环境下基于视觉的飞行器位置与姿态确定方法，其包括如下步骤：

S1：探测特征点或特征块，并在通信信号和外界定位信号良好的情况下，确定参考点或参考块；

S2：在通信信号和外界定位信号受阻或不能使用的情况下，重新探测特征点或特征块；

S3：将步骤S2中探测的特征点或特征块与步骤S1中确定的参考点或参考块进行匹配，确定飞行器的位置和姿态。

本发明使飞行器在通信及定位信号受阻的情况下，在缺少飞行区域的地理信息时，应用携带的成像系统能够准确地进行飞行器的位置及姿态确定，为飞行器的安全飞行提供保障。另外，本发明也可以结合陀螺仪、测距机、惯性测量单元等传感器进一步提高精度，亦可结合此方法进行飞行器的自主导航。

在本发明的优选实施例中，还可以包括以下步骤：

S4：在飞行器飞行过程中，根据已经确定的参考点或参考块确定新的参考点或参考块，以保证持续地确定飞行器的位置和姿态。

S5：在通信信号和外界定位信号恢复时，利用通信信号和外界定位信号修正飞行器的位置和姿态，并重新确定参考点或参考块。

本发明使飞行器在飞行的过程中，不断确定新的参考点或参考块，使飞行器能够持续地确定位置和姿态。在通信信号和外界定位信号恢复时，及时修正飞行器的位置及姿态信息，能够保障飞行器在缺少地理信息的环境中安全飞行。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明无标识环境下基于视觉的飞行器位置与姿态确定方法的流程图；

图2是本发明无标识环境下基于视觉的飞行器位置与姿态确定方法的一种优选实施方式的流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

图1是本发明无标识环境下基于视觉的飞行器位置与姿态确定方法的流程图，从图中可见，该无标识环境下基于视觉的飞行器位置与姿态确定方法包括如下步骤：

S1：探测特征点或特征块，并在通信信号和外界定位信号良好的情况下，确定参考点或参考块；

S2：在通信信号和外界定位信号受阻或不能使用的情况下，重新探测特征点或特征块；

S3：将步骤S2中探测的特征点或特征块与步骤S1中确定的参考点或参考块进行匹配，确定飞行器的位置和姿态。

本发明在步骤S3后还可以包括以下步骤：