[发明专利]一种基于激光雷达和视觉检测的无人机定位控制方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于激光雷达和视觉检测的无人机定位控制方法及系统。包括主控单元、激光雷达单元、视觉检测单元、激光测距单元、存储单元和通信单元；所述激光雷达单元、视觉检测单元、激光测距单元、存储单元和通信单元均与主控单元连接；工作方法为：激光雷达单元通过雷达扫描得到地面目标物点云信息，根据点云信息获得粗定位信息；视觉检测单元对实时采集的图像进行精定位识别，对目标物体进行特征提取，得到目标图像精确的定位信息；主控单元通过通信单元将接受到的定位信息和激光测距单元测量的无人机高度信息传输给外部设备。本发明采用多传感器分别对地面目标物进行粗定位和精定位，实现无人机定位控制，降低了惯性测量元件造成的漂移误差，提高了无人机定位控制精度。

技术领域

本发明涉及无人机定位技术领域，尤其涉及一种基于激光雷达和视觉检测的无人机定位控制系统。

背景技术

近年来无人机应用市场日趋火热，无人机开始被应用在多个领域之中，比如航拍、植保、运输、安防等。随着无人机在生活中逐渐普及，应用市场对无人机高精度定位技术提出了越来越严格的要求。

当前较为成熟的无人机定位技术有全球卫星导航、光流法定位、无线测距定位等技术，其中全球卫星导航定位技术的应用效果会因建筑环境对卫星信号的影响而大打折扣，光流法定位技术中的光流算法及其数据融合算法的有效性对定位的精度影响很大，无线测距定位技术由于无线通讯的特点，其测距受遮挡干扰大，对机体自身姿态变化敏感，且动态性能差，在无人机系统中的应用不具备通用性。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种采用多传感器的定位方式、能够降低惯性测量元件造成的漂移误差并提高定位精度的基于激光雷达和视觉检测的无人机定位控制系统及其工作方法。

实现本发明的技术解决方案为：一种基于激光雷达和视觉检测的无人机定位控制方法，包括主控单元、激光雷达单元、视觉检测单元、激光测距单元、存储单元和通信单元；

包括以下步骤：

步骤1，激光测距单元实时测量无人机飞行高度值，并将高度信息传送到主控单元；

步骤2，激光雷达单元进行粗定位，主控单元通过通信单元将粗定位信息传输给外部设备：

步骤3，激光测距单元将测量的无人机飞行高度值传输给主控单元，主控单元将接受到的雷达粗定位信息传输给外部设备；

步骤4，视觉检测单元对实时采集的图像进行精定位识别，对目标物体进行特征提取，得到目标图像精确的定位信息，将精定位信息传输到主控单元，

步骤4.1，将相机正对准目标货箱的上表面上的定位十字，采集得到的图像作为目标图像；

步骤4.2，实时采集图像，避免图像出现过曝和过暗的情况，设计了一种亮度自适应算法，首先计算图像亮度值L，其中B、G、R分别代表BGR通道的像素均值，然后对亮度进行区域划分，不同的亮度值对应不同的区域，通过对每个区域下设置不同的增益α和偏置β，其中α调整图像的对比度，β调整图像的亮度，f(i,j)代表原图像第i行和第j列的像素，g(i,j)代表对应的输出图像像素，改变图像的亮度，最后实现对采集的图像亮度处理；

L＝0.299*R+0.587*G+0.114*B

g(i,j)＝α*f(i,j)+β

步骤4.3，采用opencv库中的算法对亮度处理后的图像进行灰度处理、高斯滤波、自适应阈值二值化、开运算，而其中自适应阈值二值化中的阈值thresh选择是通过对高斯滤波之后的图像像素做均值处理，其中sum是滤波之后的图像像素值，preS是原图像的像素值，再加上一个偏差Δ，Δ的范围在20～30之间；