[发明专利]一种无人机飞行控制系统以及方法

权利要求书

1.一种无人机飞行控制系统，其特征在于，包括：摄像装置、遥控器、处理器以及航姿操纵机构；

其中，所述摄像装置至少包括两个设置在无人机上的摄像头，用于获取所述无人机当前所处环境的双目图像；

所述处理器与所述摄像装置相连，用于获取所述双目图像；对所述双目图像进行图像处理，生成三维重建模型；根据所述三维重建模型检测所述无人机当前所处环境中是否存在障碍物；如果是，则确定所述障碍物与所述无人机的距离；并通过无线传输获取所述遥控器的指令，同时根据确定得到的所述距离生成避障指令，以控制所述航姿操纵机构执行相应的避障动作；

所述处理器与所述摄像装置相连，用于获取所述双目图像；对所述双目图像进行图像处理包括使用ORB算法提取特征，并在每个超像素块中进行融合作为该超像素块的特征；

所述处理器能够进行参数学习，采用极大似然估计方法实现求解条件随机场模型的参数问题，通过学习训练出分类模型。

2.如权利要求1所述的无人机飞行控制系统，其特征在于，所述处理器采用微控制器以及FPGA实现；所述微处理器与所述FPGA协同运行，用于对生成的图像数据进行亚像素提取后再做三维重建，并根据三维重建模型计算所述障碍物与所述无人机的距离。

3.如权利要求2所述的无人机飞行控制系统，其特征在于，所述微处理器为STM32F407ZET6微控制器，采用LQFP144封装，具有144个引脚，还具备浮点运算单元。

4.如权利要求2所述的无人机飞行控制系统，其特征在于，所述FPGA还用于对所述摄像头产生行同步HSYNC和场同步VSYNC，以使两个摄像头同步工作。

5.如权利要求1至4任一项所述的无人机飞行控制系统，其特征在于，还包括：传感器模块，包含MTI姿态传感器、六轴姿态传感器、三轴磁场传感器以及气压计；其中，所述MTI姿态传感器采用MTI-300；所述六轴姿态传感器采用MPU-6000；所述三轴磁场传感器采用HMC5883L；所述气压计采用MS5611高分辨率气压传感器。

6.如权利要求5所述的无人机飞行控制系统，其特征在于，所述遥控器采用2.4GHz的FUTABA遥控器。

7.如权利要求6所述的无人机飞行控制系统，其特征在于，还包括：激光雷达探测器，用于实时探测所述无人机当前所处环境是否存在障碍物，并将获取到的障碍物信息发送至所述处理器；所述处理器用于接收所述障碍物信息，确定所述障碍物的位置。

8.一种无人机飞行控制方法，其特征在于，包括：

通过设置在无人机上的摄像头获取所述无人机当前所处环境的双目图像；

获取所述双目图像，对所述双目图像进行图像处理，生成三维重建模型；

根据所述三维重建模型检测所述无人机当前所处环境中是否存在障碍物；如果是，则确定所述障碍物与所述无人机的距离；

通过无线传输获取遥控器的指令，同时根据确定得到的所述距离生成避障指令，以控制航姿操纵机构执行相应的避障动作。

9.如权利要求8所述的无人机飞行控制方法，其特征在于，所述获取所述双目图像，对所述双目图像进行图像处理，生成三维重建模型包括：

根据第一摄像机的标定参数，获取所述第一摄像机拍摄的第一角度障碍物视频图像；

根据第二摄像机的标定参数，获取所述第二摄像机拍摄的第二角度障碍物视频图像；

对相同时刻的所述第一角度障碍物视频图像以及所述第二角度障碍物视频图像进行特征点立体匹配；

根据特征点立体匹配结果以及所述标定参数，生成包含所述障碍物的三维重建模型。

10.如权利要求8或9所述的无人机飞行控制方法，其特征在于，还包括：

获取雷达探测器实时探测到的所述无人机当前所处环境是否存在障碍物的障碍物信息，根据所述障碍物信息确定所述障碍物的位置。