[发明专利]一种室内无人机的惯导系统

说明书

本发明公开了一种室内无人机的惯导系统，它包括处理器模块、惯导测量模块、双光流模块及摄像头模块，所述处理器模块分别与惯导测量模块、双光流模块及摄像头模块连接；所述惯导测量模块由姿态检测模块及超声波模块构成。本发明采用对空、对地双光流模块作为观测传感器，能够有效避免在条纹、单色情况下单光流失效的情况。本发明具有制作简单、使用方便、成本较低的特点，对于室内无人机的定位具有良好效果。

技术领域

本发明涉及室内四旋翼无人机及惯性导航领域,具体是一种采用双光流模块进行观测并采用摄像头模块进行检测和标定的室内惯性导航系统。

背景技术

无人机技术正在随着控制系统的发展而不断革新，而控制的稳定性很大程度上取决于观测传感器的稳定性，在室外的无人机往往选取GPS系统作为稳定的观测传感器，而由于GPS信号在室内会产生强烈衰减和多径失真，最终导致室内GPS定位出现巨大偏差。在室内，因为光流模块可以通过测量光点移动速度来转化为无人机的相对位移，摄像头模块可以检测标志物来确定绝对坐标，因此通过光流模块与摄像头模块相结合的方式即可较为准确的对无人机进行室内定位。

而室内环境中，有时会出现条纹、白色地面等极端情况，会极大的干扰光流对相对位移的检测，因此采用双光流模块进行对空、对地两个方向的检测并利用卡尔曼滤波器等余度技术，从而提高光流测量相对位移的准确性。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而提供的一种室内无人机的惯导系统，使用时，首先读取姿态检测模块数据并解算从而获得无人机的角度信息，并使用角度信息对超声波模块测得距离信息进行倾角补偿，从而得到无人机的高度信息，然后读取双光流模块的光流数值并进行解算和旋转补偿，将两光流补偿后的数值与无人机加速度信息送入双观测量卡尔曼滤波器进行融合，最终可以得到稳定的无人机相对速度，积分后可得稳定的相对位移数据，另外，使用摄像头模块对地面标志点进行检测，并通过摄像头的内外参数换算得出无人机的绝对位置信息，将相对位移和绝对位置相结合即可进行稳定可靠的室内定位。本发明具有制作简单、使用方便的优点，提高了室内无人机定位的准确度和稳定度。

实现本发明目的的具体技术方案是：

一种室内无人机的惯导系统，特点是：该系统包括处理器模块、惯导测量模块、双光流模块及摄像头模块；所述处理器模块分别与惯导测量模块、双光流模块、摄像头模块连接；其中：所述惯导测量模块由姿态检测模块及超声波模块构成，所述双光流模块由对空光流模块及对地光流模块构成；其中：

所述姿态检测模块上设有引脚VCC、引脚GND、引脚SCL、引脚SDA；

所述超声波模块上设有引脚VCC、引脚GND、引脚RX、引脚TX；

所述对空光流模块上设有引脚VCC、引脚GND、引脚RX、引脚TX；

所述对地光流模块上设有引脚VCC、引脚GND、引脚RX、引脚TX；

所述摄像头模块上设有引脚VCC、引脚GND、引脚RX、引脚TX；

所述处理器模块设有引脚VCC、引脚GND、引脚PD4、引脚PD5、引脚PD6、引脚PD7、引脚PA0、引脚PA1、引脚PA6、引脚PA7、引脚PC6及引脚PC7，其中，引脚VCC、引脚GND分别与姿态检测模块、超声波模块、对空光流模块、对地光流模块、摄像头模块的引脚VCC、引脚GND对应连接；引脚PA6、引脚PA7与姿态检测模块的引脚SDA、引脚SCL对应连接；引脚PD4、引脚PD5与超声波模块的引脚TX、引脚RX对应连接；引脚PD6、引脚PD7与对空光流模块的引脚TX、引脚RX对应连接；引脚PA0、引脚PA1与对地光流模块的引脚TX、引脚RX对应连接；引脚PC6、引脚PC7与摄像头模块的引脚TX、引脚RX对应连接。