飞行导航方法、装置和无人飞行器制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供了一种飞行导航方法、装置和无人飞行器，所述方法应用在无人飞行器中，包括：接收第一地图数据以及在所述第一地图数据中作业区域规划的飞行航线；当按照所述飞行航线进行飞行时，获取第二地图数据及飞行位置；对所述第一地图数据的作业区域和所述第二地图数据进行匹配，以计算所述飞行位置偏离所述飞行航线的飞行偏移量；依据所述飞行偏移量进行飞行修正，以修正至所述飞行航线。通过两个地图数据之间的关系修正通过GPS等方式定位带来的偏差，提高了定位的精确度，提高了无人飞行器中系统的鲁棒性，从而减少飞行时偏离飞行航线的几率，保证飞行任务的正常执行。

Flight navigation methods, devices and unmanned aerial vehicles

The embodiment of the present invention provides a flight navigation method, device and unmanned aerial vehicle. The method is applied to the unmanned aerial vehicle, including: receiving the first map data and the flight route planned in the operation area of the first map data; acquiring the second map data and flight position when flying according to the flight route; and making the first map data. The industry area and the second map data are matched to calculate the flight offset of the flight position deviating from the flight path, and the flight correction is made according to the flight offset to correct the flight path. The deviation caused by GPS positioning is corrected by the relationship between the two map data, which improves the positioning accuracy and robustness of the UAV system, thus reducing the probability of deviating from the flight path and ensuring the normal execution of the mission.

【技术实现步骤摘要】
飞行导航方法、装置和无人飞行器
本专利技术涉及无人飞行器的
，特别是涉及一种飞行导航方法、装置和无人飞行器。
技术介绍
随着无人飞行器的迅速发展，无人飞行器在农业植保、摄像、物流等领域广泛应用。无人飞行器在规划飞行航线之后，按照飞行航线飞行并执行相应的飞行任务。在飞行时，无人飞行器一般依靠GPS(GlobalPositioningSystem，全球定位系统)进行定位、导航，若偏离飞行航线，则对飞行进行修正，返回飞行航线。但是，GPS定位存在两米左右的误差，精确度较低，导致飞行时容易偏离飞行航线，对飞行任务产生不良影响。为了提高无人飞行器在飞行时定位的精确度，目前可以在GPS的基础上，配合RTK(Real-timekinematic，实时动态差分法)仪器进行定位，可以将定位的误差缩小至厘米级。但是，专门的RTK仪器的成本较高，而且，RTK仪器的定位依赖的因素较多，例如，在飞行的环境中存在遮挡或者RTCM数据链路不通畅，等等，将会大大降低定位的精确度，同样导致飞行时容易偏离飞行航线，对飞行任务产生不良影响。
技术实现思路
本专利技术实施例提出了一种飞行导航方法、装置和无人飞行器，以解决无人飞行器在飞行时定位的精确度较低、容易偏离飞行航线的问题。依据本专利技术的一个方面，提供了一种飞行导航方法，应用在无人飞行器中，所述方法包括：接收第一地图数据以及在所述第一地图数据中作业区域规划的飞行航线；当按照所述飞行航线进行飞行时，获取第二地图数据及飞行位置；对所述第一地图数据的作业区域和所述第二地图数据进行匹配，以计算所述飞行位置偏离所述飞行航线的飞行偏移量；依据所述飞行偏移量进行飞行修正，以修正至所述飞行航线。可选地，所述对所述第一地图数据的作业区域和所述第二地图数据进行匹配，以计算所述飞行位置偏离所述飞行航线的飞行偏移量的步骤包括：在所述第一地图数据的作业区域中提取第一特征点；在所述第二地图数据中提取第二特征点；将所述第一特征点与所述第二特征点进行匹配；基于匹配成功的第一特征点与第二特征点之间的偏差，计算所述飞行位置偏离所述飞行航线的飞行偏移量。可选地，所述第一特征点具有如下的一个或多个属性：第一特征描述子、第一像素坐标、三维位置数据；所述第二特征点具有如下的一个或多个属性：第二特征描述子、第二像素坐标。可选地，所述在所述第一地图数据的作业区域中提取第一特征点的步骤包括：将所述第一地图数据中的作业区域切分成多个第一区域数据；按照预设的特征提取方式分别从每个第一区域数据中提取第一像素点，作为第一特征点；所述在所述第二地图数据中提取第二特征点的步骤包括：将所述第二地图数据中的作业区域切分成多个第二区域数据；按照预设的特征提取方式分别从每个第二区域数据中提取第二像素点，作为第二特征点。可选地，所述将所述第一特征点与所述第二特征点进行匹配的步骤包括：采用所述第一特征描述子与所述第二特征描述子进行匹配；若所述第一特征描述子与所述第二特征描述子匹配成功，则确定所述第一特征点与所述第二特征点匹配成功。可选地，所述将所述第一特征点与所述第二特征点进行匹配的步骤包括：在所述第一地图数据中标记所述飞行位置；基于所述飞行位置确定匹配区域；将所述第一像素坐标位于所述匹配区域的第一特征点与所述第二特征点进行匹配。可选地，所述基于所述飞行位置确定匹配区域的步骤包括：获取飞行高度和所述第一图像数据对应的拍摄参数；采用所述飞行高度与所述拍摄参数计算匹配距离；以所述飞行位置作为圆心、所述匹配距离作为半径，生成圆形的匹配区域；其中，所述拍摄参数包括如下的一种或多种：像素大小、像素数量、重叠度、焦距。可选地，所述基于匹配成功的第一特征点与第二特征点之间的偏差，计算所述飞行位置偏离所述飞行航线的飞行偏移量的步骤包括：参照匹配成功的第一特征点的三维坐标数据和第二特征点的第二像素坐标，计算所述第二特征点的三维坐标数据；在所述第二特征点的三维坐标数据的基础上，加上预设的坐标系偏移量，获得坐标偏移位置；在所述坐标偏移位置的基础上，减去所述飞行位置，获得偏离所述飞行航线的飞行偏移量。可选地，所述对所述第一地图数据的作业区域和所述第二地图数据进行匹配，以计算所述飞行位置偏离所述飞行航线的飞行偏移量的步骤还包括：在匹配成功的第一特征点与第二特征点中筛选掉异常的第一特征点与第二特征点。可选地，所述依据所述飞行偏移量进行飞行修正，以修正至所述飞行航线的步骤包括：采用当前飞行时的飞行偏移量对所述飞行位置进行修正；依据修正的飞行位置与所述飞行航线之间的偏移进行飞行修正，以修正至所述飞行航线。可选地，所述采用当前飞行时的飞行偏移量对所述飞行位置进行修正的步骤包括：在当前飞行时的飞行位置的基础上，加上所述飞行偏移量，获得候选位置；对所述飞行位置与所述候选位置进行线性滤波，获得修正的飞行位置。根据本专利技术的另一方面，提供了一种飞行导航装置，应用在无人飞行器中，所述装置包括：飞行信息接收模块，用于接收第一地图数据以及在所述第一地图数据中作业区域规划的飞行航线；飞行测量模块，用于当按照所述飞行航线进行飞行时，获取第二地图数据及飞行位置；地图数据匹配模块，用于对所述第一地图数据的作业区域和所述第二地图数据进行匹配，以计算所述飞行位置偏离所述飞行航线的飞行偏移量；飞行修正模块，用于依据所述飞行偏移量进行飞行修正，以修正至所述飞行航线。可选地，所述地图数据匹配模块包括：第一特征点提取子模块，用于在所述第一地图数据的作业区域中提取第一特征点；第二特征点提取子模块，用于在所述第二地图数据中提取第二特征点；特征点匹配子模块，用于将所述第一特征点与所述第二特征点进行匹配；飞行偏移量计算子模块，用于基于匹配成功的第一特征点与第二特征点之间的偏差，计算所述飞行位置偏离所述飞行航线的飞行偏移量。可选地，所述第一特征点具有如下的一个或多个属性：第一特征描述子、第一像素坐标、三维位置数据；所述第二特征点具有如下的一个或多个属性：第二特征描述子、第二像素坐标。可选地，所述第一特征点提取子模块包括：第一区域数据切分单元，用于将所述第一地图数据中的作业区域切分成多个第一区域数据；第一像素点提取单元，用于按照预设的特征提取方式分别从每个第一区域数据中提取第一像素点，作为第一特征点；所述第二特征点提取子模块包括：第二区域数据切分单元，用于将所述第二地图数据中的作业区域切分成多个第二区域数据；第二像素点提取单元，用于按照预设的特征提取方式分别从每个第二区域数据中提取第二像素点，作为第二特征点。可选地，所述特征点匹配子模块包括：特征描述子匹配单元，用于采用所述第一特征描述子与所述第二特征描述子进行匹配；匹配成功确定单元，用于若所述第一特征描述子与所述第二特征描述子匹配成功，则确定所述第一特征点与所述第二特征点匹配成功。可选地，所述特征点匹配子模块包括：飞行位置标记单元，用于在所述第一地图数据中标记所述飞行位置；匹配区域确定单元，用于基于所述飞行位置确定匹配区域；匹配区域匹配单元，用于将所述第一像素坐标位于所述匹配区域的第一特征点与所述第二特征点进行匹配。可选地，所述匹配区域确定单元包括：参数获取子单元，用于获取飞行高度和所述第一图像数据对应的拍摄参数；匹配距离计算子单元，用于采用所述飞行高度与所述拍摄参数计算匹配距离；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种飞行导航方法，其特征在于，应用在无人飞行器中，所述方法包括：接收第一地图数据以及在所述第一地图数据中作业区域规划的飞行航线；当按照所述飞行航线进行飞行时，获取第二地图数据及飞行位置；对所述第一地图数据的作业区域和所述第二地图数据进行匹配，以计算所述飞行位置偏离所述飞行航线的飞行偏移量；依据所述飞行偏移量进行飞行修正，以修正至所述飞行航线。

【技术特征摘要】
1.一种飞行导航方法，其特征在于，应用在无人飞行器中，所述方法包括：接收第一地图数据以及在所述第一地图数据中作业区域规划的飞行航线；当按照所述飞行航线进行飞行时，获取第二地图数据及飞行位置；对所述第一地图数据的作业区域和所述第二地图数据进行匹配，以计算所述飞行位置偏离所述飞行航线的飞行偏移量；依据所述飞行偏移量进行飞行修正，以修正至所述飞行航线。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述第一地图数据的作业区域和所述第二地图数据进行匹配，以计算所述飞行位置偏离所述飞行航线的飞行偏移量的步骤包括：在所述第一地图数据的作业区域中提取第一特征点；在所述第二地图数据中提取第二特征点；将所述第一特征点与所述第二特征点进行匹配；基于匹配成功的第一特征点与第二特征点之间的偏差，计算所述飞行位置偏离所述飞行航线的飞行偏移量。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一特征点具有如下的一个或多个属性：第一特征描述子、第一像素坐标、三维位置数据；所述第二特征点具有如下的一个或多个属性：第二特征描述子、第二像素坐标。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述在所述第一地图数据的作业区域中提取第一特征点的步骤包括：将所述第一地图数据中的作业区域切分成多个第一区域数据；按照预设的特征提取方式分别从每个第一区域数据中提取第一像素点，作为第一特征点；所述在所述第二地图数据中提取第二特征点的步骤包括：将所述第二地图数据中的作业区域切分成多个第二区域数据；按照预设的特征提取方式分别从每个第二区域数据中提取第二像素点，作为第二特征点。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述将所述第一特征点与所述第二特征点进行匹配的步骤包括：采用所述第一特征描述子与所述第二特征描述子进行匹配；若所述第一特征描述子与所述第二特征描述子匹配成功，则确定所述第一特征点与所述第二特征点匹配成功。6.根据权利要求3或5所述的方法，其特征在于，所述将所述第一特征点与所述第二特征点进行匹配的步骤包括：在所述第一地图数据中标记所述飞行位置；基于所述飞行位置确定匹配区域；将所述第一像素坐标位于所述匹配区域的第一特征点与所述第二特征点进行匹配。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述基于所述飞行位置确定匹配区域的步骤包括：获取飞行高度和所述第一图像数据对应的拍摄参数；采用所述飞行高度与所述拍摄参数计算匹配距离；以所述飞行位置作为圆心、所述匹配距离作为半径，生成圆形的匹配区域；其中，所述拍摄参数包括如下的一种或多种：像素大小、像素数量、重叠度、焦距。8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于匹配成功的第一特征点与第二特征点之间的偏差，计算所述飞行位置偏离所述飞行航线的飞行偏移量的步骤包括：参照匹配成功的第一特征点的三维坐标数据和第二特征点的第二像素坐标，计算所述第二特征点的三维坐标数据；在所述第二特征点的三维坐标数据的基础上，加上预设的坐标系偏移量，获得坐标偏移位置；在所述坐标偏移位置的基础上，减去所述飞行位置，获得偏离所述飞行航线的飞行偏移量。9.根据权利要求2或3或4或5或7或8所述的方法，其特征在于，所述对所述第一地图数据的作业区域和所述第二地图数据进行匹配，以计算所述飞行位置偏离所述飞行航线的飞行偏移量的步骤还包括：在匹配成功的第一特征点与第二特征点中筛选掉异常的第一特征点与第二特征点。10.根据权利要求1或2或3或4或5或7或8所述的方法，其特征在于，所述依据所述飞行偏移量进行飞行修正，以修正至所述飞行航线的步骤包括：采用当前飞行时的飞行偏移量对所述飞行位置进行修正；依据修正的飞行位置与所述飞行航线之间的偏移进行飞行修正，以修正至所述飞行航线。11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述采用当前飞行时的飞行偏移量对所述飞行位置进行修正的步骤包括：在当前飞行时的飞行位置的基础上，加上所述飞行偏移量，获得候选位置；对所述飞行位置与所述候选位置进行线性滤波，获得修正的飞行位置。12.一种飞行导航装置，其特征在于，应用在无人飞行器中，所述装置包括：飞行信息接收模块，用于接收第一地图数据以及在所述第一地图数据中作业区域规划的飞行航线；飞行测量模块，用于当按照所述飞行航线进行飞行时，获取第二地图数据及飞行位置；地图数据匹配模块，用于对所述第一地图数据的作业区域和所述第二地图数据进行匹配，以计算所述飞行位置偏离所述飞行航线的飞行偏移量；飞行修正模块，用于依据所述飞行偏移量进行飞行修正，以修正至...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘鹏，
申请(专利权)人：广州极飞科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44