一种双回路无人机的导航方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种双回路无人机的导航方法及装置，通过采用设置在无人机前方的前视摄像机获取无人机周边环境图像，根据环境图像进行SLAM构建，获取SLAM地图；采用设置在无人机下方的下视双目摄像机获取双目图像，根据双目图像确定无人机的姿态信息；将SLAM地图、姿态信息以及IMU姿态信息进行融合，将融合后的姿态信息作为无人机最终的姿态信息，以进行定位与导航。本发明专利技术所提供的方法及装置，实现了前视摄像机的SLAM构图与定位、下视摄像头的避障与无人机的姿态更新，提高了飞行的精度，丰富了视觉导航的功能，提升了避障能力以及系统的控制精度，丰富了避障导航无人机的实现方法。

【技术实现步骤摘要】
一种双回路无人机的导航方法及装置
本专利技术涉及机器视觉
，特别是涉及一种双回路无人机的导航方法及装置。
技术介绍
传统的无人机使用前视摄像头进行障碍物检测和SLAM建图与定位，这种方式简单易行，但是建图精度差、容易受到外界环境的干扰，并且不能提供姿态的冗余信息，以进行无人机姿态的修正。基于多目视觉导航的无人机是一种利用视觉导航的微型飞行机器人，具有飞行灵活、可悬停、视野广阔等诸多优点，有着良好的应用与研究价值。相比于单回路，使用多回路立体视觉摄像机可以减少单回路摄像机路径规划的约束问题，可以提取更多的图像特征，同时充分发挥信息冗余与融合的功能。因此，有必要提供一种双回路无人机的导航方法，作为机器视觉系统的解决方案的有益补充。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种双回路无人机的导航方法及装置，以解决现有无人机建图精度差、不能提供姿态的冗余信息以进行修正的问题。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种双回路无人机的导航方法，包括：采用设置在无人机前方的前视摄像机获取无人机周边环境图像，根据所述环境图像进行SLAM构建，获取SLAM地图；采用设置在无人机下方的下视双目摄像机获取双目图像，根据所述双目图像确定无人机的姿态信息；将所述SLAM地图、所述姿态信息以及IMU姿态信息进行融合，将融合后的姿态信息作为无人机最终的姿态信息，以进行定位与导航。可选地，所述根据所述环境图像进行SLAM构建，获取SLAM地图包括：采用视觉里程计、后端优化、建图和回环检测，获取SLAM地图。可选地，所述采用设置在无人机下方的下视双目摄像机获取双目图像，根据所述双目图像确定无人机的姿态信息包括：确定地面平面方程，所述地面平面为定位的基准平面；通过所述双目图像对飞行器的姿态进行求解，确定无人机机体高度以及姿态角；通过所述下视双目摄像机对特征点进行跟踪，确定无人机的偏航角。可选地，所述将所述SLAM地图、所述姿态信息以及IMU姿态信息进行融合包括：将前视摄像机得到的SLAM地图以及下视双目摄像机得到的姿态信息进行融合；将融合后的姿态信息与IMU姿态进行融合，将融合后的姿态信息作为无人机最终的姿态信息。可选地，所述将前视摄像机得到的SLAM地图以及下视双目摄像机得到的姿态信息进行融合包括：采用卡尔曼滤波器融合SLAM地图以及下视双目摄像机的角度信息，作为融合后输出角度信息；将SLAM地图和下视双目摄像机得到的位置信息进行加权平均，得到融合后输出位置信息。本专利技术还提供了一种双回路无人机的导航装置，包括：获取模块，用于采用设置在无人机前方的前视摄像机获取无人机周边环境图像，根据所述环境图像进行SLAM构建，获取SLAM地图；确定模块，用于采用设置在无人机下方的下视双目摄像机获取双目图像，根据所述双目图像确定无人机的姿态信息；融合模块，用于将所述SLAM地图、所述姿态信息以及IMU姿态信息进行融合，将融合后的姿态信息作为无人机最终的姿态信息，以进行定位与导航。可选地，所述获取模块具体为：采用视觉里程计、后端优化、建图和回环检测，获取SLAM地图的模块。可选地，所述确定模块包括：第一确定单元，用于确定地面平面方程，所述地面平面为定位的基准平面；第二确定单元，用于通过所述双目图像对飞行器的姿态进行求解，确定无人机机体高度以及姿态角；第三确定单元，用于通过所述下视双目摄像机对特征点进行跟踪，确定无人机的偏航角。可选地，所述融合模块包括：第一融合单元，用于将前视摄像机得到的SLAM地图以及下视双目摄像机得到的姿态信息进行融合；第二融合单元，用于将融合后的姿态信息与IMU姿态进行融合，将融合后的姿态信息作为无人机最终的姿态信息。可选地，所述第一融合单元具体为：采用卡尔曼滤波器融合SLAM地图以及下视双目摄像机的角度信息，作为融合后输出角度信息；将SLAM地图和下视双目摄像机得到的位置信息进行加权平均，得到融合后输出位置信息。本专利技术所提供的双回路无人机的导航方法及装置，通过采用设置在无人机前方的前视摄像机获取无人机周边环境图像，根据环境图像进行SLAM构建，获取SLAM地图；采用设置在无人机下方的下视双目摄像机获取双目图像，根据双目图像确定无人机的姿态信息；将SLAM地图、姿态信息以及IMU姿态信息进行融合，将融合后的姿态信息作为无人机最终的姿态信息，以进行定位与导航。本专利技术所提供的方法及装置，实现了前视摄像机的SLAM构图与定位、下视摄像头的避障与无人机的姿态更新，提高了飞行的精度，丰富了视觉导航的功能，提升了避障能力以及系统的控制精度，丰富了避障导航无人机的实现方法。附图说明为了更清楚的说明本专利技术实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术所提供的双回路无人机的导航方法的一种具体实施方式的流程图；图2为本专利技术实施例所提供的双回路无人机的结构示意图；图3为本专利技术实施例所提供的双回路无人机的结构示意图；图4为采用下视摄像机进行定位与姿态更新的流程图；图5为将前视摄像机以及下视双目摄像机得到的姿态信息进行融合的流程图；图6为本专利技术实施例提供的双回路无人机的导航装置的结构框图。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术所提供的双回路无人机的导航方法的一种具体实施方式的流程图如图1所示，该方法包括：步骤S101：采用设置在无人机前方的前视摄像机获取无人机周边环境图像，根据所述环境图像进行SLAM构建，获取SLAM地图；采用前视摄像机获取到的环境图像进行SLAM构图与定位，作为无人机飞行的基本地图信息，是避障的主要信息来源。步骤S102：采用设置在无人机下方的下视双目摄像机获取双目图像，根据所述双目图像确定无人机的姿态信息；下视摄像机采集到的双目图像提供地图信息修正和飞行器姿态信息修正，为系统提供飞行姿态冗余和地图信息冗余。步骤S103：将所述SLAM地图、所述姿态信息以及IMU姿态信息进行融合，将融合后的姿态信息作为无人机最终的姿态信息，以进行定位与导航。本专利技术实施例所提供的双回路无人机的结构示意图如图2所示，其中，前视摄像机C1、C2安装在无人机的前方，下视摄像机C3、C4安装在无人机下方，M1、M2、M3和M4分别为无人机的四组旋翼电机，S1、S2为无人机落地保护支架，U1为十字形支架。通过上视摄像机与下视摄像机协作组合，进行无人机的地图构建、定位与避障。本专利技术所提供的双回路无人机的导航方法，通过采用设置在无人机前方的前视摄像机获取无人机周边环境图像，根据环境图像进行SLAM构建，获取SLAM地图；采用设置在无人机下方的下视双目摄像机获取双目图像，根据双目图像确定无人机的姿态信息；将SLAM地图、姿态信息以及IMU姿态信息进行融合，将融合后的姿态信息作为无人机最终的姿态信息，以进行定位与导航。本专利技术所提本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双回路无人机的导航方法，其特征在于，包括：采用设置在无人机前方的前视摄像机获取无人机周边环境图像，根据所述环境图像进行SLAM构建，获取SLAM地图；采用设置在无人机下方的下视双目摄像机获取双目图像，根据所述双目图像确定无人机的姿态信息；将所述SLAM地图、所述姿态信息以及IMU姿态信息进行融合，将融合后的姿态信息作为无人机最终的姿态信息，以进行定位与导航。

【技术特征摘要】
1.一种双回路无人机的导航方法，其特征在于，包括：采用设置在无人机前方的前视摄像机获取无人机周边环境图像，根据所述环境图像进行SLAM构建，获取SLAM地图；采用设置在无人机下方的下视双目摄像机获取双目图像，根据所述双目图像确定无人机的姿态信息；将所述SLAM地图、所述姿态信息以及IMU姿态信息进行融合，将融合后的姿态信息作为无人机最终的姿态信息，以进行定位与导航。2.如权利要求1所述的双回路无人机的导航方法，其特征在于，所述根据所述环境图像进行SLAM构建，获取SLAM地图包括：采用视觉里程计、后端优化、建图和回环检测，获取SLAM地图。3.如权利要求1所述的双回路无人机的导航方法，其特征在于，所述采用设置在无人机下方的下视双目摄像机获取双目图像，根据所述双目图像确定无人机的姿态信息包括：确定地面平面方程，所述地面平面为定位的基准平面；通过所述双目图像对飞行器的姿态进行求解，确定无人机机体高度以及姿态角；通过所述下视双目摄像机对特征点进行跟踪，确定无人机的偏航角。4.如权利要求1至3任一项所述的双回路无人机的导航方法，其特征在于，所述将所述SLAM地图、所述姿态信息以及IMU姿态信息进行融合包括：将前视摄像机得到的SLAM地图以及下视双目摄像机得到的姿态信息进行融合；将融合后的姿态信息与IMU姿态进行融合，将融合后的姿态信息作为无人机最终的姿态信息。5.如权利要求4所述的双回路无人机的导航方法，其特征在于，所述将前视摄像机得到的SLAM地图以及下视双目摄像机得到的姿态信息进行融合包括：采用卡尔曼滤波器融合SLAM地图以及下视双目摄像机的角度信息，作为融合后输出角度信息；将SLAM地图和下视双目摄像机得到的位置...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈美文，吕传龙，周剑，罗元泰，
申请(专利权)人：成都通甲优博科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：四川,51