[发明专利]一种多旋翼无人机结合道路检测沿路自主飞行的方法

说明书

本发明涉及一种多旋翼无人机结合道路检测沿路自主飞行的方法，属于无人机飞行控制领域。该方法包括：S1：获取无人机正下方道路视频信息；S2：将获取的视频信息，通过4G链路传输到地面站；S3：通过地面站，对得到的视频图像进行道路检测，提取道路中心线在整个视频图像中的位置与角度；S4：利用提取的无人机与道路中心线l与判决框R的关系，选择模式，结合无人机返回的GPS信息，以及道路GPS数据集，输入到基于卡尔曼滤波的八方向PID策略控制器中，得到偏航控制量，通过地面站向无人机发送控制指令，首先控制无人机飞到道路上方，之后控制无人机自主沿路飞行。本发明能精确的沿路自主飞行，较大程度的避免与周遭环境的碰撞。

技术领域

本发明属于无人机飞行控制领域，涉及一种基于卡尔曼滤波的多旋翼无人机沿路精确定位融合控制的方法。

背景技术

目前民用无人机多采用射频遥控器控制，控制距离短且信号容易受到障碍物阻挡，在今天的通信条件下，4G网络已经能够遍布各大城市的主要地区，能够满足绝大多数用户的需求，这样的先天优势不仅使个人通信非常便利，也为解决民用无人机远程通信技术所遇到的通信距离限制问题提供了优良的解决条件，因此，通过4G网络通信来实现无人机的远程控制成为了未来无人机远程控制发展的重要方向。

然而，随着通信、计算机、控制技术的不断提高，针对4G无人机控制的应用，却仍不完善，未来仍有很大的发展空间，如在城市中运送快递、对某些区域道路交通的进行监管等，都需要无人机按预定路径飞向目标点，在飞行过程中，除了要考虑无人机的使用、操作方面的潜在安全问题，保持沿预定轨迹精确的飞行，对其飞行安全、飞行效率和空域管理方面有着非常重要的影响，因此建立一个完善的无人机沿路飞行系统是非常有必要的。

现有技术中，公开号为CN 105549603 A的专利申请“一种多旋翼无人机的智能道路巡检控制方法”，公开了一种多旋翼无人机通过云台得到无人机正下方的信息，通过图像处理得到道路中心线，而后通过对比道路中心线与无人机实际位置的偏差值对无人机进行偏航控制。然而其在无人机如何自主寻找最近道路上并未说明，并且其未加入道路的GPS以及无人机的GPS值作为验证标准和矫正条件，在检测失效的情况下，很难保证其飞行。

因此，目前亟需一种能够沿路飞行自主控制的精确定位的无人机技术。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于卡尔曼滤波的多旋翼无人机沿路精确定位融合控制的方法，应用于多旋翼无人机的沿路飞行，在实际环境中存在多方面的应用，包括交通监管、快递运送等；同时无人机精确的沿路飞行，可以较大程度的避免与周遭环境的碰撞，确保无人机的稳定飞行。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种多旋翼无人机结合道路检测沿路自主飞行的方法，包括以下步骤：

S1：固定无人机上的图像传感器垂直向下，通过机载嵌入式连接并控制无人机的图像传感器，以获取无人机正下方视频信息；

S2：将图像传感器获取的视频信息，通过4G链路传输到地面站；

S3：通过地面站，对得到的视频图像进行道路检测，提取道路中心线l在整个视频图像中的位置与角度；

S4：利用提取得到的无人机与道路中心线l与判决框R的关系，选择无人机模式，结合无人机返回的GPS信息，以及该GPS信息所在地区的道路GPS数据集，输入到基于卡尔曼滤波的八方向PID策略控制器中，得到偏航控制量，通过地面站向无人机发送控制指令，首先控制无人机飞到道路上方，之后控制无人机自主沿路飞行。

进一步，所述步骤S3中，地面站对得到的视频图像进行道路检测过程包括对无人机传输回来的路面图像信息进行处理，具体出来过程包括以下步骤：

S31：将从摄像头得到的视频先进行标定，对其进行镜头畸变的清算；

S32：对图像进行灰度化处理；