【技术实现步骤摘要】
基于分布式地图的无人机视觉避障方法
本专利技术涉及一种无人机避障方法，特别涉及一种基于分布式地图的视觉避障方法，属于无人机自主导航
技术介绍
无人机(UnmannedAerialVehicle,UAV)已经从简单的航拍飞行器演化为可飞行的多功能智能化平台，在民用和军用领域发挥着越来越重要的作用。随着各种应用需求的出现，无人机需要在复杂环境中执行特定任务，如何让无人机识别障碍物并避开障碍物飞行成为了无人机的关键技术之一。视觉避障就是指通过模拟动物的眼睛，无人机在飞行过程中可以感知环境，构建三维地图，识别障碍物，从而避开障碍物飞行。现有的无人机视觉避障方法主要有两种，一种是无人机自主避障导航，该方法需要针对每一帧图像生成新的环境地图，并存储在无人机本身自带的存储系统中，通过对环境地图实时识别障碍物来避开障碍物飞行，这样对无人机本身带有的数据处理系统和数据存储系统有较高的要求，在各种环境条件下的处理速度、存储量和处理稳定性都应优异才能应对复杂多变的使用场景，导致无人机的成本较高；另一种是通过无人机与地面站的结合，无人机获得的自身状态和环境数据都发送给地面站去处...
【技术保护点】
1.一种基于分布式地图的无人机视觉避障方法，其特征在于包括以下步骤：(1)通过无人机上的传感器获得无人机当前的加速度、角速度以及视觉位姿数据，通过拓展卡尔曼滤波数据融合算法，获得无人机的当前位姿信息，当前位姿信息中包括无人机当前时刻的三维位置坐标以及俯仰角、滚转角、偏航角；(2)根据无人机当前的俯仰角、滚转角和偏航角，计算出当前时刻无人机的正前方方向矢量τ；根据无人机任意k时刻的俯仰角、滚转角和偏航角，计算出k时刻无人机的正前方方向矢量τk；计算两个方向矢量τ和τk的夹角θ，以及当前时刻无人机所处位置与k时刻所处位置之间的距离d；遍历k，如果找到一个k，同时满足||θ||≤...
【技术特征摘要】
1.一种基于分布式地图的无人机视觉避障方法，其特征在于包括以下步骤：(1)通过无人机上的传感器获得无人机当前的加速度、角速度以及视觉位姿数据，通过拓展卡尔曼滤波数据融合算法，获得无人机的当前位姿信息，当前位姿信息中包括无人机当前时刻的三维位置坐标以及俯仰角、滚转角、偏航角；(2)根据无人机当前的俯仰角、滚转角和偏航角，计算出当前时刻无人机的正前方方向矢量τ；根据无人机任意k时刻的俯仰角、滚转角和偏航角，计算出k时刻无人机的正前方方向矢量τk；计算两个方向矢量τ和τk的夹角θ，以及当前时刻无人机所处位置与k时刻所处位置之间的距离d；遍历k，如果找到一个k，同时满足||θ||≤θthred，d≤dthred，其中θthred为方向矢量夹角阈值，dthred为距离阈值，则判断该无人机重复到达了某区域，不需要再次采集该区域的地图数据；如果没有k同时满足以上条件，则判断无人机到达了新的区域或者无人机视角与之前在此位置的视角差别较大，无人机采集新的地图数据；(3)通过无人机前端的相机，获得当前时刻的RGB图和深度图，然后依据RGB图和深度图生成当前相机坐标系下的点云图，即相机坐标系下的新地图，并计算RGB图中各个像素点对应的点云在当前相机坐标系下的三维坐标数据；(4)无人机将当前的位姿信息x和RGB图中所有像素点对应的点云三维坐标数据发送给地面站后，由地面站的数据处理系统对点云三维坐标数据进行处理和优化，并存储在数据存储系统中；(5)地面站将世界坐标系下的三维空间分割为许多个相同规格的正方体网格，每个网格存储该区域内对应的环境地图，地面站的可视化程序提供一系列可视化接口将环境地图和无人机的飞行轨迹可视化，当有新地图数据生成时，可视化软件刷新显示对应网格内更新后的环境地图；(6)将环境地图转换为占据栅格地图，识别环境地图中的障碍物位置，然后通过A*算法规划飞行路径；(7)计算出飞行路径后，地面站通过无线网络将下一步飞行指令发送给无人机，无人机依据接收到的指令来计算飞行参数控制飞行，从而避开障碍物。2.根据权利要求1所述的基于分布式地图的无人机视觉避障方法，其特征在于：步骤(1)中所述的通过传感器获得无人机当前的加速度、角速度以及视觉位姿数据，是由惯性测量单元IMU获得无人机当前的加速度、角速度数据，视觉里程计VO获得无人机的视觉位姿数据，当GPS可用时读取GPS的位置信息。3.根据权利要求1所述的基于分布式地图的无人机视觉避障方法，其特征在于：步骤(2)中所述的距离阈值取值范围为0﹤dthred﹤5，单位米；方向矢量夹角阈值取值范围为0﹤θthred﹤40，单位度。4.根据权利要求1所述的基于分布式地图的无人机视觉...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘阳，王从庆，李翰，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32
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