[发明专利]一种双回路无人机的导航方法及装置

说明书

本发明公开了一种双回路无人机的导航方法及装置，通过采用设置在无人机前方的前视摄像机获取无人机周边环境图像，根据环境图像进行SLAM构建，获取SLAM地图；采用设置在无人机下方的下视双目摄像机获取双目图像，根据双目图像确定无人机的姿态信息；将SLAM地图、姿态信息以及IMU姿态信息进行融合，将融合后的姿态信息作为无人机最终的姿态信息，以进行定位与导航。本发明所提供的方法及装置，实现了前视摄像机的SLAM构图与定位、下视摄像头的避障与无人机的姿态更新，提高了飞行的精度，丰富了视觉导航的功能，提升了避障能力以及系统的控制精度，丰富了避障导航无人机的实现方法。

技术领域

本发明涉及机器视觉技术领域，特别是涉及一种双回路无人机的导航方法及装置。

背景技术

传统的无人机使用前视摄像头进行障碍物检测和SLAM建图与定位，这种方式简单易行，但是建图精度差、容易受到外界环境的干扰，并且不能提供姿态的冗余信息，以进行无人机姿态的修正。

基于多目视觉导航的无人机是一种利用视觉导航的微型飞行机器人，具有飞行灵活、可悬停、视野广阔等诸多优点，有着良好的应用与研究价值。相比于单回路，使用多回路立体视觉摄像机可以减少单回路摄像机路径规划的约束问题，可以提取更多的图像特征，同时充分发挥信息冗余与融合的功能。因此，有必要提供一种双回路无人机的导航方法，作为机器视觉系统的解决方案的有益补充。

发明内容

本发明的目的是提供一种双回路无人机的导航方法及装置，以解决现有无人机建图精度差、不能提供姿态的冗余信息以进行修正的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种双回路无人机的导航方法，包括：

采用设置在无人机前方的前视摄像机获取无人机周边环境图像，根据所述环境图像进行SLAM构建，获取SLAM地图；

采用设置在无人机下方的下视双目摄像机获取双目图像，根据所述双目图像确定无人机的姿态信息；

将所述SLAM地图、所述姿态信息以及IMU姿态信息进行融合，将融合后的姿态信息作为无人机最终的姿态信息，以进行定位与导航。

可选地，所述根据所述环境图像进行SLAM构建，获取SLAM地图包括：

采用视觉里程计、后端优化、建图和回环检测，获取SLAM地图。

可选地，所述采用设置在无人机下方的下视双目摄像机获取双目图像，根据所述双目图像确定无人机的姿态信息包括：

确定地面平面方程，所述地面平面为定位的基准平面；

通过所述双目图像对飞行器的姿态进行求解，确定无人机机体高度以及姿态角；

通过所述下视双目摄像机对特征点进行跟踪，确定无人机的偏航角。

可选地，所述将所述SLAM地图、所述姿态信息以及IMU姿态信息进行融合包括：

将前视摄像机得到的SLAM地图以及下视双目摄像机得到的姿态信息进行融合；

将融合后的姿态信息与IMU姿态进行融合，将融合后的姿态信息作为无人机最终的姿态信息。

可选地，所述将前视摄像机得到的SLAM地图以及下视双目摄像机得到的姿态信息进行融合包括：

采用卡尔曼滤波器融合SLAM地图以及下视双目摄像机的角度信息，作为融合后输出角度信息；

将SLAM地图和下视双目摄像机得到的位置信息进行加权平均，得到融合后输出位置信息。

本发明还提供了一种双回路无人机的导航装置，包括：