[发明专利]一种高清视频航拍多模传感器自外感知智能导航系统及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高清视频航拍系统领域，特别是涉及一种高清视频航拍多模传感器自外感知智能导航系统。

背景技术

航拍技术快速发展，航拍飞行器的市场需求也急剧增大，其应用范围包括远程航拍、城市安防、边境安放、地貌测绘等。随着国家安全重要性的日益提升，在安全方面的应用逐渐凸显其重要性。而目前绝大多数航拍系统都是人为操控，在智能化趋势日益加速的今天，通过人来操控不但会造成人力成本的浪费，还大大限制其使用范围。

智能导航系统是一种通过自外感知来获取内部和外部状态信息，再将其处理、融合、分析，最后做出“决策”，以此为依据来控制航拍飞行器的飞行姿态、速度、高度等，最终达到通过智能化手段来代替人为操控的目的。

目前市场上用于高清航拍的飞行器主要以多旋翼为主，控制其前进、后退、悬停都是通过无线遥控器完成，这样就造成了其飞行范围小，使用条件受到极大限制，尤其应用于安全领域后，无法达到无人智能飞行的要求。并且飞行器自身传感系统简单单一，无法全面获取自身信息和外部环境信息需要通过人眼判断障碍物，这大大降低了其飞行可靠性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种高清视频航拍多模传感器自外感知智能导航系统及其方法，用于高清视屏航拍飞行器的智能导航控制，以解决现有技术中人为控制所带来的飞行范围小、可靠性低、缺乏自主控制能力等问题。

为达上述目的，本发明提供了一种高清视频航拍多模传感器自外感知智能导航系统，其特征在于，包括：

自外感知模块：用于通过多个传感器融合对航拍飞行器的内部与外部状态进行实时探测感知，获取所述航拍飞行器的内部与外部状态信息；

信息融合模块：用于将所述飞行器的内部与外部状态信息通过集中型拓扑结构汇聚到一决策层，并在所述决策层中进行多传感器信息融合后，进行一致性决策，输出导航控制信号；

主控制模块：用于根据所述导航控制信号，采取三维导航方式进行所述航拍飞行器状态实时调整和控制，实现所述航拍飞行器的水平自主导航和垂直自主导航。

上述高清视频航拍多模传感器自外感知智能导航系统，其特征在于，所述决策层的多传感器信息融合为将所述传感器的信息采取分别决策再将所述决策的结果采取集中分析融合，最终获得所述导航系统的一致性决策。

上述高清视频航拍多模传感器自外感知智能导航系统，其特征在于，所述三维导航方式为在二维导航方式中引入高度控制，并将GPS传感器导航、无线电导航和惯性导航相融合的导航方式。

上述高清视频航拍多模传感器自外感知智能导航系统，其特征在于，所述自外感知模块还包括：

自感知模块：用于通过所述多个传感器融合对所述航拍飞行器的内部状态进行实时探测感知，获取所述航拍飞行器的内部状态信息；

外感知模块：用于通过所述多个传感器融合对所述航拍飞行器外部环境状态进行实时探测感知，获取所述航拍飞行器外部状态信息。

上述高清视频航拍多模传感器自外感知智能导航系统，其特征在于，所述自感知模块包括：

方向自感知模块：用于通过所述传感器获取所述航拍飞行器的方向信息，进行飞行器的飞行方向和飞行姿态的感知；

速度自感知模块：用于通过采用微GPS传感器进行所述航拍飞行器的飞行速度信息的采集，并通过多普勒原理，采用多普勒观测值计算所述飞行速度；

位置自感知模块：用于通过与所述速度自感知模块相同的所述微GPS传感器进行所述航拍飞行器所处位置信息采集；

高度自感知模块：用于通过所述传感器获取所述航拍飞行器的飞行高度信息，采取无线电高度确定基准高度，气压高度确定相对高度，并采用起飞点的实测温度进行高度补偿的高度自感知方案，进行所述航拍飞行器的高度自感知；

温度自感知模块：用于通过温度传感器采集所述航拍飞行器的自身温度信息。

上述高清视频航拍多模传感器自外感知智能导航系统，其特征在于，所述外感知模块包括：

自动目标识别模块：用于识别与所述导航系统的目标特征库匹配的特定目标，通过获取到的图像数据，采用基于机器视觉的快速图像处理方法，提取航拍的视频中符合既定特征的目标，进行自动目标识别；

障碍物外感知模块：用于采取超声波传感器和高分辨率图像传感器融合的多传感器融合方式获取飞行路线上的障碍物信息，为所述航拍飞行器躲避障碍物提供依据；

光照外感知模块：用于感知外部环境的光照情况，获取所述航拍飞行器的外部可见光和红外光的光照信息；