一种无人机视觉-惯性融合室内定位方法技术

本发明专利技术属于无人机导航室内定位技术领域，公开了一种无人机视觉‑惯性融合室内定位方法。利用双目视差法获得特征点的尺度信息；以金字塔LK光流算法跟踪特征点；并剔除误匹配的特征点；同时对惯性测量数据预积分，保持传感器间的数据同步；构建滑动窗口，对关键帧进行选择与边缘化管理，并采用图优化方式估计无人机的位置、姿态、速度、重力方向以及惯性器件的漂移。最后设计了无人机在动态环境下的室内定位以及对曾到达的位置进行闭环检测与重室内定位的功能，有效提高了无人机室内定位的精度与鲁棒性。

A vision inertial fusion indoor positioning method for UAV

【技术实现步骤摘要】
一种无人机视觉-惯性融合室内定位方法
本专利技术属于无人机导航室内定位
，尤其涉及一种无人机视觉-惯性融合室内定位方法。
技术介绍
当无人机进行室内定位时，信号受建筑物等因素的影响，导致卫星室内定位精度较低；惯性传感器存在漂移误差，采用积分运算使得长时间工作下误差累积；激光雷达室内定位精度虽高，但因其高昂的价格而得不到广泛的应用。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的在于提供一种无人机视觉-惯性融合室内定位方法，解决在缺少卫星室内定位情况下的无人机室内定位定姿问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种无人机视觉-惯性融合室内定位方法，所述室内定位方法应用于加载有双目相机和惯性传感器的无人机定位系统中，所述方法包括：S1，对双目相机获得的图像进行ORB特征提取，确定左右图像的匹配关系，并初步估计无人机的位置和姿态；S2，对惯性传感器的测量数据进行预积分，确定任意两帧图像间无人机的运动轨迹与姿态；S3，根据所述初步估计无人机的位置和姿态，以及任意两帧图像间无人机的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无人机视觉-惯性融合室内定位方法，其特征在于，所述室内定位方法应用于加载有双目相机和惯性传感器的无人机定位系统中，所述方法包括：/nS1，对双目相机获得的图像进行ORB特征提取，确定左右图像的匹配关系，并初步估计无人机的位置和姿态；/nS2，对惯性传感器的测量数据进行预积分，确定任意两帧图像间无人机的运动轨迹与姿态；/nS3，根据所述初步估计无人机的位置和姿态，以及任意两帧图像间无人机的运动轨迹和姿态，对双目相机和惯性传感器进行校准；/nS4，采用基于滑动窗口的紧耦合双目视觉-惯性里程计对无人机的状态进行估计，根据所述无人机的状态进行室内定位。/n

【技术特征摘要】
1.一种无人机视觉-惯性融合室内定位方法，其特征在于，所述室内定位方法应用于加载有双目相机和惯性传感器的无人机定位系统中，所述方法包括：
S1，对双目相机获得的图像进行ORB特征提取，确定左右图像的匹配关系，并初步估计无人机的位置和姿态；
S2，对惯性传感器的测量数据进行预积分，确定任意两帧图像间无人机的运动轨迹与姿态；
S3，根据所述初步估计无人机的位置和姿态，以及任意两帧图像间无人机的运动轨迹和姿态，对双目相机和惯性传感器进行校准；
S4，采用基于滑动窗口的紧耦合双目视觉-惯性里程计对无人机的状态进行估计，根据所述无人机的状态进行室内定位。


2.根据权利要求1所述的一种无人机视觉-惯性融合室内定位方法，其特征在于，S1中，对双目相机获得的图像进行ORB特征提取，提取的特征点在相机坐标系下的坐标为：









式中，[Xc，Yc，Zc]T为任意特征点P带尺度的相机坐标；f为相机焦距，UL和VL分别为点特征点PL在相机坐标系下的横、纵坐标，b为双目光心间实际距离；d为视差，d-uL-uR；(uO，vO)为左目相机光心坐标；
采用金字塔LK光流法对提取的特征点进行特征跟踪，确定左右图像的匹配关系。


3.根据权利要求1所述的一种无人机视觉-惯性融合室内定位方法，其特征在于，S1中，初步估计无人机的位置和姿态，具体为：
对当前图像帧进行特征提取，并与先前图像帧的特征点进行LK光流跟踪；若有大于预设个特征点的稳定跟踪，则使用五点法恢复相机的室内定位，否则将当前图像特征存入滑动窗口，并等待新的图像帧；
相机的室内定位恢复以后，计算...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯建永，魏春燕，金古烃，
申请(专利权)人：中国航空无线电电子研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31