[发明专利]一种基于地面标识的无人飞行器自主定位及位姿校正技术

摘要

一种基于地面标识的无人飞行器自主定位及位姿校正技术，涉及自动控制及图像处理领域。其特征在于在无GPS信号的情况下，融合飞行器上惯性元件、地磁计及光流模块信息，利用相机识别地面标识，完成对飞行器的位置和姿态校正。惯性元件及光流模块用于获取飞行器的俯仰滚转信息及位置信息，地磁计用于获取飞行器的偏航信息；相机用于获取地面标识图像，根据地面标识在获取图像和初始地理坐标系中的位置和姿态，解算飞行器相对于初始地理坐标系的位置和姿态；利用相机所获取位姿信息对利用惯性元件、地磁计和光流模块信息所得位姿进行校正。本发明可采用白色特征带组成的固定间隔网格或地面瓷砖缝隙作为地面标识，实现对飞行器的全局定位及姿态校正。

主权项

1.一种基于地面标识的无人飞行器自主定位及位姿校正技术，其特征在于，包括：步骤一、建立初始地理坐标系，机体坐标系，机体到地理牵连坐标系，相机坐标系，图像坐标系，光流模块坐标系，在无人飞行器上安装相机和光流定位模块；步骤二、标定相机坐标系相对于机体坐标系的位置和姿态，并测量光流定位模块与相机之间的相对位置关系，标定机体坐标系到初始地理坐标系之间的转换矩阵；步骤三、获取光流定位模块速度信息，及惯性元件的加速度信息和无人飞行器自身的姿态信息。对惯性元件的加速度信息进行积分，得到惯性元件速度Va。将光流定位模块返回的光流定位模块速度Vo和惯性元件提供的加速度积分后得到的惯性元件速度Va，转换到初始地理坐标系，得到初始地理坐标系下的光流定位模块速度Vf’和惯性元件速度Va’。在初始地理坐标系下对Vf’和Va’进行融合，得到融合后速度，对融合后速度进行积分，得到无人机在初始地理坐标系中的粗略位置P0，通过惯性元件和地磁计获取无人机的粗略姿态R0；步骤四、获取相机采集的地面标识图像I，提取图像I中地面标识信息，对从图像I中所获取的地面标识信息进行初步筛选，将筛选后信息转换至初始地理坐标系；步骤五、在初始地理坐标系对地面标识信息进行进一步筛选，根据进一步筛选后的信息对无人飞行器位置和姿态进行校正，得到无人飞行器准确位置P1和准确姿态R1；步骤六、返回步骤三。