自主导航方法及系统和地图建模方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种无人飞行器的自主导航方法及系统和地图建模的方法及系统，该自主导航方法包括：控制无人飞行器起飞，并在各个采集时间点采集无人飞行器对应的场景的视频；获取在各个采集时间点对应的场景的视频中的特征点；根据各个采集时间点对应的场景的视频中的特征点生成无人飞行器的飞行轨迹；根据无人飞行器的飞行轨迹和各个采集时间点对应的场景的视频生成第一地图模型；以及根据第一地图模型对无人飞行器进行自主导航。该自主导航方法利用在采集时间点采集无人飞行器对应的场景的视频，通过对视频的分析和识别进行自主导航，从而使得无人飞行器可以在室内场景中进行自主导航。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种无人飞行器的自主导航方法及系统和地图建模的方法及系统，该自主导航方法包括：控制无人飞行器起飞，并在各个采集时间点采集无人飞行器对应的场景的视频；获取在各个采集时间点对应的场景的视频中的特征点；根据各个采集时间点对应的场景的视频中的特征点生成无人飞行器的飞行轨迹；根据无人飞行器的飞行轨迹和各个采集时间点对应的场景的视频生成第一地图模型；以及根据第一地图模型对无人飞行器进行自主导航。该自主导航方法利用在采集时间点采集无人飞行器对应的场景的视频，通过对视频的分析和识别进行自主导航，从而使得无人飞行器可以在室内场景中进行自主导航。【专利说明】自主导航方法及系统和地图建模方法及系统
本专利技术涉及导航
，特别涉及到一种自主导航方法及系统和地图建模方法及系统。
技术介绍
自主导航技术使用无人飞行器内置的传感器对该无人飞行器经过的场景进行侦测，并根据侦测结果完成无人飞行器在该场景的自主定位以及飞行轨迹分析等工作。因此，该技术被广泛地应用在军事领域及科研领域。如今，随着低成本传感器的推出以及嵌入式计算技术的提高，自主导航技术正在逐步由军事领域与科研领域向民用领域和商用领域扩展。但是，现有的自主导航技术在室内环境中的应用仍然存在以下两个问题。首先，现有的无人飞行器主要使用GPS定位技术来完成自身在场景中的空间定位。但是，在复杂的室内场景中，由于受到建筑物遮挡等因素的影响，无人飞行器无法有效地使用GPS定位技术进行空间定位，这就使得无人飞行器在复杂的室内场景中无法有效地进行自主导航飞行。其次，在复杂的室内场景中，自主导航技术需要精度更高的环境地图，而现有的SLAM算法只能构建误差小于整个环境尺度5%的稀疏地图模型。同时，能够用于构建误差小于整个环境尺度1%的高精度地图模型的激光扫描系统不适用与在室内飞行的无人飞行器，因此对于在室内环境中构建高精度地图模型的方法也需要进行改进。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。为此，本专利技术实施例目的是提出一种在室内环境下运行的无人飞行器的自主导航方法及系统和能够构建高精度地图模型的地图建模的方法及系统。本专利技术实施例的第一方面提出一种无人飞行器的自主导航方法，该自主导航方法包括:控制无人飞行器起飞，并在各个采集时间点采集无人飞行器对应的场景的视频；获取在各个采集时间点对应的场景的视频中的特征点；根据各个采集时间点对应的场景的视频中的特征点生成无人飞行器的飞行轨迹；根据无人飞行器的飞行轨迹和各个采集时间点对应的场景的视频生成第一地图模型；以及根据第一地图模型对无人飞行器进行自主导航。其中，在本专利技术的该实施例中，利用在采集时间点采集无人飞行器对应的场景的视频，通过对视频的分析和识别进行自主导航，从而使得无人飞行器可以在室内场景中进行自主导航。在本专利技术的一个具体实施例中，根据第一地图模型对无人飞行器进行自主导航具体包括:根据第一地图模型获取无人飞行器的当前位置；根据当前位置和无人飞行器的起飞位置获取无人飞行器在场景中未经过的区域；根据第一地图模型和无人飞行器在场景中未经过的区域生成目标位置；以及根据目标位置和第一地图模型生成导航路径，并根据导航路径控制无人飞行器飞行。此外，在本专利技术的一个具体实施例中，根据各个采集时间点对应的场景的视频中的特征点生成无人飞行器的飞行轨迹具体包括:将无人飞行器的起飞位置设为初始坐标；通过对比各个采集时间点对应的场景的视频中的特征点，以初始坐标为基准生成无人飞行器在各个采集时间点的各个位置坐标；以及根据各个位置坐标和初始坐标生成无人飞行器的飞行轨迹。优选地，在本专利技术实施例的自主导航方法中，控制无人飞行器起飞具体包括:如果无人飞行器具有单目摄像机，则以人工控制方式控制无人飞行器起飞；如果无人飞行器具有双目摄像机，则以无人飞行器自主控制方式控制无人飞行器起飞。本专利技术实施例的第二方面提出一种地图模型的建模方法，该建模方法包括:控制无人飞行器起飞；在各个采集时间点采集无人飞行器对应的场景的视频，并对场景进行激光扫描以获取在各个采集时间点对应的场景的激光扫描数据；记录在各个采集时间点的无人飞行器的飞行姿态参数；获取在各个采集时间点对应的场景的视频中的特征点；根据各个采集时间点对应的场景的视频中的特征点生成无人飞行器的飞行轨迹；根据无人飞行器的飞行轨迹和各个采集时间点对应的场景的视频生成第一地图模型；以及根据无人飞行器的飞行姿态参数、第一地图模型和激光扫描数据生成第二地图模型。其中，在本专利技术的该实施例中，通过控制无人飞行器自主飞行的方式获得场景的第一地图模型，并通过对场景进行激光扫描的方式并获得激光扫描数据，从而根据所述激光扫描数据和第一地图模型生成第二地图模型，从而建立高精度地图模型。此外，在本专利技术的该实施例中，第二地图模型的精度高于第一地图模型的精度。在本专利技术的一个具体实施例中，根据各个采集时间点对应的场景的视频中的特征点生成无人飞行器的飞行轨迹具体包括:将无人飞行器的起飞位置设为初始坐标；通过对比各个采集时间点对应的场景的视频中的特征点，以初始坐标为基准生成无人飞行器在各个采集时间点的各个位置坐标；以及根据各个坐标位置和初始坐标生成无人飞行器的飞行轨迹。优选地，在本专利技术实施例的建模方法中，控制无人飞行器起飞具体包括:如果无人飞行器具有单目摄像机，则以人工控制方式控制无人飞行器起飞；如果无人飞行器具有双目摄像机，则以无人飞行器自主控制方式控制无人飞行器起飞。此外，在本专利技术的一个具体实施例中，根据飞行姿态参数、第一地图模型和激光扫描数据生成第二地图模型具体包括:将飞行姿态参数、第一地图模型与激光扫描数据发送给服务器；根据飞行姿态参数将第一地图模型与激光扫描数据进行拼接，并生成各个采集时间点对应的场景的点云数据；以及根据点云数据生成场景的第二地图模型。本专利技术实施例的第三方面提出一种无人飞行器的自主导航系统，该自主导航系统包括:摄像机，该摄像机设置于无人飞行器之上，用于在各个采集时间点采集无人飞行器对应的场景的视频；第一建模装置，用于获取在各个采集时间点对应的场景的视频中的特征点，并根据特征点生成无人飞行器的飞行轨迹，以及根据飞行轨迹和各个采集时间点对应的场景的视频生成第一地图模型；以及自主导航装置，用于根据第一地图模型对无人飞行器进行自主导航。其中，在本专利技术的该实施例中，利用在采集时间点采集无人飞行器对应的场景的视频，通过对视频的分析和识别进行自主导航，从而使得无人飞行器可以在室内场景中进行自主导航。在本专利技术的一个具体实施例中，自主导航装置具体包括:当前位置获取模块，该当前位置获取模块用于根据第一地图模型获取无人飞行器的当前位置；目标位置生成模块，该目标位置生成模块用于根据无人飞行器的当前位置和无人飞行器的起飞位置获取无人飞行器在场景中未经过的区域，并且根据第一地图模型和无人飞行器在场景中未经过的区域生成目标位置；以及飞行控制模块，该飞行控制模块用于根据目标位置和第一地图模型生成导航路径，并根据导航路径控制无人飞行器飞行。此外，在本专利技术的一个具体实施例中，第一建模装置具体包括:特征点获取模块，该特征点获取模块用于获取在各个采集时间点对应的场景的视频中的特征点；飞行轨迹生成模块，该飞行轨本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无人飞行器的自主导航方法，其特征在于，包括：控制无人飞行器起飞，并在各个采集时间点采集所述无人飞行器对应的场景的视频；获取在所述各个采集时间点对应的所述场景的所述视频中的特征点；根据所述各个采集时间点对应的所述场景的所述视频中的所述特征点生成所述无人飞行器的飞行轨迹；根据所述无人飞行器的所述飞行轨迹和所述各个采集时间点对应的所述场景的所述视频生成第一地图模型；以及根据所述第一地图模型对所述无人飞行器进行自主导航。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：倪凯，王延可，王亮，陶吉，余凯，
申请(专利权)人：百度在线网络技术北京有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11