一种基于可见光视觉通信的无人机协同SLAM的方法技术

本发明专利技术提供了一种基于可见光视觉通信的无人机协同SLAM的方法，通过辅助无人机上的CMOS摄像头收集主无人机上高频闪烁的LED信号光源，并将光信号转换为数字信号，消除高频闪烁摄像过程中像素电子饱和溢出可能造成的暗条纹和亮条纹区分不清楚的缺陷，确保实现主无人机与辅助无人机之间的信息协同，实现了照明和通信同时进行，提高了主无人机与辅助无人机之间的通信速率和反应速率快，从而增强了主无人机与辅助无人机之间的协同效果；而且可见光的视距通信模式可以保证了信息的保密性，不会被监测得到，亦不会产生电磁干扰，适合用于保密或者电磁敏感场合的应用。

A method of unmanned aerial vehicle (UAV) cooperative SLAM based on visible light vision communication

The present invention provides a method of man-machine cooperation SLAM visible visual communication based on UAV, aided by a CMOS camera to collect the main source of UAV high frequency LED signals without blinking, and converts the optical signal into digital signal, eliminate the high-frequency flashing camera pixel during electron saturation may be caused by the overflow of dark stripes and the bright fringe distinguish flaw is not clear, to ensure the realization of the main between the UAV and the auxiliary UAV collaborative information, realize the lighting and communication at the same time, increase the rate of communication between the UAV and the auxiliary UAV and reaction speed, thereby enhancing the synergistic effect of the main and auxiliary UAV UAV between the horizon and the visible light communication mode; can ensure the confidentiality of the information, will not be monitored, and will not produce electromagnetic interference, suitable for secrecy or electromagnetic The application of sensitive situations.

【技术实现步骤摘要】
一种基于可见光视觉通信的无人机协同SLAM的方法
本专利技术涉及无人机
，具体涉及一种基于可见光视觉通信的无人机协同SLAM的方法。
技术介绍
无人机现已广泛应用于军事及民用等众多领域。在军事上,无人机可完成空中预警、侦察监视、通讯中继及小范围内攻击等任务。在民用方面,无人机可以完成环境监测、遥感探测、灾区搜救、农药喷洒等任务。而无人机位置的确认是安全飞行的基础，目前主要的无人机的定位方式是GPS定位，而GPS无线通信的系统会受到电磁干扰影响。在建筑物内部、人口密集的城市、桥下、地下等环境，由于多径衰落的影响和其他无线设备的干扰使得GPS在建筑物内的信号覆盖较差，无人机之间无法使用无线通信交换协同信息，因此研究基于可见光通信的无人机定位与地图构建(simultaneouslocalizationandmapping，SLAM)方法十分必要。目前SLAM技术已广泛应用于地面移动机器人领域，水下机器人与无人机领域也有了一定的研究成果。基于局部子地图等思想，在地面移动机器人的二维空间已经进行了多机器人协同SLAM的研究，而在无人机活动的三维空间内，协同SLAM技术的研究工作还有待进一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于可见光视觉通信的无人机协同SLAM的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、主无人机携带的LED信号源通过高频的闪烁传输协同信息；步骤2、辅助无人机经过CMOS摄像头捕捉LED发出的光信号，并在图像传感器上得到带有条纹的LED图像；步骤3、图像传感器将获得的LED条纹图像进行0～255阶的灰度值转换，将带有条纹的LED图像由光信号转换为数字信号；步骤4、利用二阶多项式拟合的方法对灰度图像进行暗条纹和亮条纹分区优化，并利用索贝尔滤波器进一步增强明暗条纹间的消光比；步骤5、利用三阶多项式拟合的方法将经过步骤4处理后的灰度图像重新拟合形成三次拟合曲线，并设置一个判断阈值，大于三次拟合曲线的部...

【技术特征摘要】
1.一种基于可见光视觉通信的无人机协同SLAM的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、主无人机携带的LED信号源通过高频的闪烁传输协同信息；步骤2、辅助无人机经过CMOS摄像头捕捉LED发出的光信号，并在图像传感器上得到带有条纹的LED图像；步骤3、图像传感器将获得的LED条纹图像进行0～255阶的灰度值转换，将带有条纹的LED图像由光信号转换为数字信号；步骤4、利用二阶多项式拟合的方法对灰度图像进行暗条纹和亮条纹分区优化，并利用索贝尔滤波器进一步增强明暗条纹间的消光比；步骤5、利用三阶多项式拟合的方法将经过步骤4处理后的灰度图像重新拟合形成三次拟合曲线，并设置一个判断阈值，大于三次拟合曲线的部分判别为数字信号1，否则为0，从而将光信号转换为数字信号，实现光协同信息的还原，完成无人机之间的通信；步骤6、主无人机利用惯性导航单元获取自身的姿态角和加速度信息，并计算在地球坐标下自身的位置；步骤7、辅助无人机通过接收到的步骤5中的数字信号获得主无人机的位置变化，计算出主无人机的位置变化量，并对主无人机的位置进行校正。2.根据权利要求1所述的一种基于可见光视觉通信的无人机协同SLAM的方法，其特征在于，所述步骤2包括以下步骤：步骤21、主无人机携带的LED发出的光信号到达辅助无人机的CMOS摄像头处；步骤22、LED的光信号经过摄像头的镜头，聚焦于CMOS图像传感器上，获得带有条纹信息的LED图像。3.根据权利要求1或2所述的一种基于可见光视觉通信的无人机协同SLAM的方法，其特征在于，所述步骤3具体包括以下步骤：步骤31、先将带有条纹的LED图像进行0～255阶的灰度值转换；步骤32、设定每一行像素单元为(xi，yi)，其中，xi为该行第i个像素，yi为对应像素的灰度值，通过计算机采用二阶多项式拟合获得每一行像素单元的二阶多项式拟合曲线f(xi)；步骤33、通过设置阈值获取二阶多项式拟合曲线与灰度值曲线间的截取区域，进而获得一组灰度值yi；步骤34、将获得的灰度值yi，按升序排列好，并选择20％时的值，当检测的为暗条纹时，所选取的灰度值将会接近于0；当检测的为亮条纹时，所选取的灰度值会远大于0，由此根据灰度值的大小精确区分暗条纹和亮条纹。4.根据权利要求1或3所述的一种基于可见光视觉通信的无人机协同SLAM的方法，其特征在于，所述步骤4包括以下步骤：步骤41、将步骤3中获取的带有条纹的LED图像的每一行的像素采用二阶多项式拟合，对LED图像上的明暗条纹进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈颖聪，
申请(专利权)人：佛山市南海区广工大数控装备协同创新研究院，佛山市广工大数控装备技术发展有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44