无人飞行器的飞行参数的测量方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种无人飞行器的飞行参数的测量方法及装置，该方法包括：图像传感器获取图像；从当前帧图像中提取角点；根据当前帧图像的角点位置从所述前一帧图像内搜索对应的角点；根据所述当前帧图像的角点和所述前一帧图像对应的角点获取角点速度；根据所述角点速度获取像素速度；通过高度测量器获取所述无人飞行器的飞行高度；根据所述像素速度、所述无人飞行器的飞行高度和图像传感器中镜头的焦距获取所述无人飞行器的实际速度。通过上述方式，本发明专利技术能够实现准确度高、精度高的飞行参数的测量。

【技术实现步骤摘要】
本申请是2014年4月10日申请的申请号为201410142817.2，名称为“无人飞行器的飞行参数的测量方法及装置”的专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术涉及无人飞行器领域，特别是涉及一种无人飞行器的飞行参数的测量方法及装置。
技术介绍
无人飞行器是一种以无线电遥控或自身程序控制为主的不载人飞行器。当无人飞行器在无GPS的情况下需要控制自身的飞行状态，例如悬停时，需要获取无人飞行器的飞行参数（例如飞行速度）以控制无人飞行器的飞行状态。在无GPS的情况下，一种现有的无人飞行器的飞行参数的测量方法包括如下步骤：提取摄像头传感器获取的图像中简单的特征点后，利用块匹配的方法测量像素速度；最后根据超声波传感器获取的高度和像素速度即可计算得到无人飞行器的飞行速度。在现有技术中，由于从图像中提取的特征点并不是角点，在计算像素速度时容易出现误差较大甚至完全错误的问题；其次，采用块匹配的方法最小只能测量一个像素的速度，精度较低，会出现当无人飞行器以较低的速度移动时计算得到的飞行速度为零的情况；再次，现有技术在计算出像素速度后才对由于无人飞行器转动引起的像素速度的变化进行修正，其不能完全消除由于无人飞行器转动带来的对像素速度的影响；最后，现有技术的速度的测量范围很小，不能满足实际应用的需求。
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题是提供一种无人飞行器的飞行参数的测量方法及装置，能够实现准确度高、精度高的飞行参数的测量。为解决上述技术问题，本专利技术采用的一个技术方案是：提供一种无人飞行器的飞行参数的测量方法，该方法包括：图像传感器获取图像；从当前帧图像中提取角点；根据当前帧图像的角点位置从所述前一帧图像内搜索对应的角点；根据所述当前帧图像的角点和所述前一帧图像对应的角点获取角点速度；根据所述角点速度获取像素速度；通过高度测量器获取所述无人飞行器的飞行高度；根据所述像素速度、所述无人飞行器的飞行高度和图像传感器中镜头的焦距获取所述无人飞行器的实际速度。其中，根据当前帧图像的角点位置从所述前一帧图像内搜索对应的角点的步骤包括：获取图像以及通过陀螺仪采集所述无人飞行器的角速度；根据当前无人飞行器的所述角速度预估当前帧图像中各角点在前一帧图像中的预定区域；根据当前帧图像的角点位置从所述前一帧图像中的预定区域内搜索对应的角点。其中，根据所述像素速度、所述无人飞行器的飞行高度和图像传感器中镜头的焦距获取所述无人飞行器的实际速度的步骤包括：根据所述角速度获取由于转动导致的转动像素速度；通过所述角点速度获取的所述像素速度减去转动导致的所述转动像素速度获取所述无人飞行器由于平动引起的平动像素速度；根据所述平动像素速度、所述无人飞行器的飞行高度和图像传感器中镜头的焦距获取所述无人飞行器的实际速度。其中，步骤：根据所述平动像素速度、所述无人飞行器的飞行高度和图像传感器中镜头的焦距获取所述无人飞行器的实际速度是通过根据所述平动像素速度、所述无人飞行器的飞行高度、图像传感器中镜头的焦距、以及算法执行的频率将平动像素速度转化为无人飞行器的实际速度，来完成。其中，所述的方法进一步包括一步骤：判断计算出来的实际速度是否合理。其中，通过四条标准判断计算出来的实际速度是否合理，其中，四条标准具体为：当前帧图像和前一帧图像之间的时间间隔内获取的飞行高度是否发生跳变，当前帧图像和前一帧图像之间的时间间隔内根据所述角速度积分得到的无人飞行器转动的角度是否在预定范围内，从当前帧图像或前一帧图像中提取的角点总数是否达到预定数量，接近正确的像素速度的角点的百分比是否达到预定要求。其中，在计算无人飞行器的实际速度的过程中，当四条标准同时得到满足时，则可以判断计算得到的实际速度为合理的速度。为解决上述技术问题，本专利技术采用的另一个技术方案是：提供一种无人飞行器的飞行参数的测量装置，该装置包括：图像传感器，用于获取图像；陀螺仪，用于采集所述无人飞行器的角速度；高度测量器，用于获取所述无人飞行器的飞行高度；处理器，与所述图像传感器、所述陀螺仪和所述高度测量器均电性连接，所述处理器用于执行计算机指令以从所述图像传感器获取的当前帧图像中提取角点，根据当前帧图像的角点位置从前一帧图像内搜索对应的角点，根据所述当前帧图像的角点和所述前一帧图像对应的角点获取角点速度，根据所述角点速度获取像素速度，根据所述像素速度和所述高度测量器获取的所述无人飞行器的飞行高度、和图像传感器中镜头的焦距获取所述无人飞行器的实际速度。其中，所述处理器根据当前无人飞行器的所述角速度预估当前帧图像中各角点在前一帧图像中的预定区域，并根据当前帧图像的角点位置从所述前一帧图像中的预定区域内搜索对应的角点。其中，所述处理器根据所述平动像素速度、所述无人飞行器的飞行高度、图像传感器中镜头的焦距、以及算法执行的频率将平动像素速度转化为无人飞行器的实际速度。其中，所述处理器用于执行计算机指令以进一步判断计算出来的实际速度是否合理。其中，所述处理器通过四条标准判断计算出来的实际速度是否合理，其中，四条标准具体为：当前帧图像和前一帧图像之间的时间间隔内获取的飞行高度是否发生跳变，当前帧图像和前一帧图像之间的时间间隔内根据所述角速度积分得到的无人飞行器转动的角度是否在预定范围内，从当前帧图像或前一帧图像中提取的角点总数是否达到预定数量，接近正确的像素速度的角点的百分比是否达到预定要求。其中，在计算无人飞行器的实际速度的过程中，当四条标准同时得到满足时，则可以判断计算得到的实际速度为合理的速度。其中，所述高度测量器为超声波传感器、红外传感器、激光传感器或微波器与现有技术相比，本专利技术根据角点、所述无人飞行器的飞行高度和图像传感器中镜头的焦距来计算飞行器的飞行参数，提高了飞行参数测量的准确度和测量精度。附图说明图1是本专利技术实施例的无人飞行器的飞行参数的测量装置的结构示意图。图2是本专利技术第一实施例的无人飞行器的飞行参数的测量方法的流程图。图3是本专利技术第二实施例的无人飞行器的飞行参数的测量方法的流程图。具体实施方式在说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定的组件。所属领域中的技术人员应可理解，制造商可能会用不同的名词来称呼同样的组件。本说明书及权利要求书并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的基准。下面结合附图和实施例对本专利技术进行详细说明。图1是本专利技术实施例的无人飞行器的飞行参数的测量装置的结构示意图。如图1所示，该装置包括：一图像传感器10、一陀螺仪20、一高度测量器30和一处理器40。图像传感器10用于根据第一预定频率获取图像。在本实施例中，图像传感器优选为MT9V034，其支持的最大分辨率为752×480，第一预定频率优选为50Hz（赫兹）。陀螺仪20用于根据第二预定频率采集无人飞行器的角速度。在本实施例中，第二预定频率为高频频率，优选为1KHz（千赫兹）。所述高度测量器30用于获取无人飞行器的飞行高度。具体来说，在本实施例中，所述高度测量器30为超声波传感器，所述超声波传感器的一个探头朝向地面发出频率大约为300-500KHz（千赫兹）的超声波，当超声波接触到可以反射超声波的地面后发生反射，反射波被同一探头或者超声波传感器的另一个探头接收后，超声波传感器测量发射超声波与接收到反射波之间的时本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无人飞行器的飞行参数的测量方法，其特征在于，所述方法包括：图像传感器获取图像；从当前帧图像中提取角点；根据当前帧图像的角点位置从所述前一帧图像内搜索对应的角点；根据所述当前帧图像的角点和所述前一帧图像对应的角点获取角点速度；根据所述角点速度获取像素速度；通过高度测量器获取所述无人飞行器的飞行高度；根据所述像素速度、所述无人飞行器的飞行高度和图像传感器中镜头的焦距获取所述无人飞行器的实际速度。

【技术特征摘要】
1.一种无人飞行器的飞行参数的测量方法，其特征在于，所述方法包括：图像传感器获取图像；从当前帧图像中提取角点；根据当前帧图像的角点位置从所述前一帧图像内搜索对应的角点；根据所述当前帧图像的角点和所述前一帧图像对应的角点获取角点速度；根据所述角点速度获取像素速度；通过高度测量器获取所述无人飞行器的飞行高度；根据所述像素速度、所述无人飞行器的飞行高度和图像传感器中镜头的焦距获取所述无人飞行器的实际速度。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据当前帧图像的角点位置从所述前一帧图像内搜索对应的角点的步骤包括：获取图像以及通过陀螺仪采集所述无人飞行器的角速度；根据当前无人飞行器的所述角速度预估当前帧图像中各角点在前一帧图像中的预定区域；根据当前帧图像的角点位置从所述前一帧图像中的预定区域内搜索对应的角点。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述像素速度、所述无人飞行器的飞行高度和图像传感器中镜头的焦距获取所述无人飞行器的实际速度的步骤包括：根据所述角速度获取由于转动导致的转动像素速度；通过所述角点速度获取的所述像素速度减去转动导致的所述转动像素速度获取所述无人飞行器由于平动引起的平动像素速度；根据所述平动像素速度、所述无人飞行器的飞行高度和图像传感器中镜头的焦距获取所述无人飞行器的实际速度。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤：根据所述平动像素速度、所述无人飞行器的飞行高度和图像传感器中镜头的焦距获取所述无人飞行器的实际速度是通过根据所述平动像素速度、所述无人飞行器的飞行高度、图像传感器中镜头的焦距、以及算法执行的频率将平动像素速度转化为无人飞行器的实际速度，来完成。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括一步骤：判断计算出来的实际速度是否合理。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，通过四条标准判断计算出来的实际速度是否合理，其中，四条标准具体为：当前帧图像和前一帧图像之间的时间间隔内获取的飞行高度是否发生跳变，当前帧图像和前一帧图像之间的时间间隔内根据所述角速度积分得到的无人飞行器转动的角度是否在预定范围内，从当前帧图像或前一帧图像中提取的角点总数是否达到预定数量，接近正确的像素速度的角点的百分比是否达到预定要求。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在计算无人飞行器的实际速度的过程中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：周万程，孙科，于云，黄黎明，
申请(专利权)人：深圳市大疆创新科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44