无人机自主定位方法、装置及无人机制造方法及图纸

本公开提供了无人机自主定位方法、装置及无人机，该方法包括：根据无人机的二维激光雷达采集的数据，得到激光定位信息；根据无人机的惯性传感器、视觉里程计和深度相机分别采集的数据，得到视觉定位信息；根据无人机的定高雷达采集的数据，得到高度信息；根据激光定位信息、视觉定位信息和高度信息，得到无人机所处空间位置的定位信息。根据本实施例的方法，无需卫星信号即可实现无人机自主定位，该自主定位方式可适用于地下空间环境。

【技术实现步骤摘要】
无人机自主定位方法、装置及无人机
本公开涉及无人机自主定位
，更具体地，涉及无人机自主定位方法、装置及无人机。
技术介绍
随着人类社会城市化进程的推进，城市人口爆炸性增长与地表面积的有限性矛盾不断上升，使得城市作战体系正向地下空间拓展。随着地下空间在城市作战中的地位日益提升，实现对地下空间目标侦察探测尤为重要。在地下空间，利用无人机搜索、识别、锁定和跟踪目标具有广泛的应用。为了实现无人机在地下空间正常飞行与执行任务，需要解决无人机在地下空间中的自主定位问题。目前，主要是通过卫星及惯导(全称为惯性导航系统，即InertialNavigationSystem，INS)来实现无人机在地上空间飞行时的自主定位。然而，在地下空间的环境中，由于环境封闭、遮挡严重等易导致卫星信号的丢失，故而现有自主定位方式不适用于地下空间环境。
技术实现思路
本公开实施例的一个目的是提供一种无人机自主定位的新技术方案，能够适用于地下空间环境。根据本公开的第一方面，提供了一种无人机自主定位方法，包括：根据无人机的二维激光雷达采集的数据，得到激光定位信息；根据所述无人机的惯性传感器、视觉里程计和深度相机分别采集的数据，得到视觉定位信息；根据所述无人机的定高雷达采集的数据，得到高度信息；根据所述激光定位信息、所述视觉定位信息和所述高度信息，得到所述无人机所处空间位置的定位信息。根据本公开的第二方面，还提供了一种无人机自主定位装置，包括处理器和存储器，所述存储器用于存储指令，所述指令用于控制所述处理器进行操作以执行本公开的第一方面所述的方法。根据本公开的第三方面，还提供了一种无人机，包括二维激光雷达、惯性传感器、视觉里程计、深度相机、定高雷达和本公开的第二方面所述的无人机自主定位装置；其中，所述无人机自主定位装置分别与所述二维激光雷达、所述惯性传感器、所述视觉里程计、所述深度相机、所述定高雷达通信连接。本公开实施例的一个有益效果在于，本公开实施例的方法根据无人机的二维激光雷达采集的数据，得到激光定位信息；根据无人机的惯性传感器、视觉里程计和深度相机分别采集的数据，得到视觉定位信息；根据无人机的定高雷达采集的数据，得到高度信息；根据激光定位信息、视觉定位信息和高度信息，得到无人机所处空间位置的定位信息。根据本实施例的方法，无需卫星信号即可实现无人机自主定位，该自主定位方式可适用于地下空间环境。通过以下参照附图对本专利技术的示例性实施例的详细描述，本专利技术的其它特征及其优点将会变得清楚。附图说明被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本专利技术的实施例，并且连同其说明一起用于解释本专利技术的原理。图1是根据一个实施例的智能无人机系统的方框原理图；图2是根据一个实施例的无人机自主定位软件交互接口的示意图；图3是根据一个实施例的无人机自主定位方法的流程示意图；图4是根据另一个实施例的无人机自主定位方法的流程示意图；图5是根据一个实施例的无人机导航避障软件交互接口的示意图；图6是根据另一个实施例的无人机自主定位方法的流程示意图；图7是根据另一个实施例的无人机自主定位方法的流程示意图；图8是根据一个实施例的优化后的fDSST算法流程的示意图；图9是根据一个实施例的无人机自主定位装置的方框原理图；图10是根据一个实施例的无人机的方框原理图。具体实施方式现在将参照附图来详细描述本专利技术的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本专利技术的范围。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本专利技术及其应用或使用的任何限制。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。<系统实施例>图1是可应用本公开实施例的方法的一种可选的智能无人机系统的结构组成示意图。如图1所示，该智能无人机系统至少可以包括无人机和地面测控终端。无人机和地面测控终端可以通过无线通信方式进行交互。如图1所示，该无人机至少可以包括平台与动力子系统10、飞行控制子系统20、感知与信息融合子系统30、目标探测与跟踪子系统40、数据链子系统50、地面测控子系统60。其中，平台与动力子系统10可具有多传感器搭载平台的功能，具体可包括机体、无刷电机、电子调速器、螺旋桨、电池等部件；飞行控制子系统20可具有控制无人机的姿态与航迹稳定、飞行状态参数采集与导航计算的功能，具体可包括惯性传感器201、自动驾驶仪、接收机、状态知识点等部件；感知与信息融合子系统30可具有地下车库环境中自主定位与导航飞行等功能，具体可包括机载计算机、二维激光雷达301、视觉里程计302、深度相机303、定高雷达304等部件；目标探测与跟踪子系统40可具有目标探测与识别、锁定目标后动态跟踪的功能，具体可包括光电吊舱401等部件；数据链子系统50可具有采用高抗遮挡图形和数据一体的数据链、实时传输飞机与地面之间图像和数据的功能，具体可包括机载端、地面端等部件；地面测控子系统60可具有地面操控、实现人机交互的功能，具体可包括地面测控终端、遥控器等部件。基于上述内容，无人机的设备接口连接关系可以如下所述：机载计算机通过UART(UniversalAsynchronousReceiver/Transmitter，通用异步收发传输器)线路分别与定高雷达、激光雷达、自动驾驶仪连接，机载计算机通过USB线路分别与视觉里程计、深度相机连接；光电吊舱分别通过HDMI(HighDefinitionMultimediaInterface，高清多媒体接口)线路与机载计算机连接、通过CVBS(CompositeVideoBroadcastSignal，复合同步视频广播信号)视频信息线路与数据链机载端连接、通过RS422(平衡电压数字接口电路的电气特性)线路与自动驾驶仪连接；自动驾驶仪还通过RS422与数据链机载端连接；数据链机载端与数据链地面端无线连接。本实施例中，惯性传感器201，或称惯性测量单元(InertialMeasurementUnit，IMU)，可用于实现六轴位置与姿态解算；二维激光雷达301可用于实现高精度二维定位；视觉里程计302，或称视觉传感器，可用于实现六轴参考位置与姿态解算；深度相机303可用于实现深度数据的获取；定高雷达304可用于实现精准定高；光电吊舱401可用于采集视频数据。在一个实施例中，以地下车库环境为例，无人机在地下车库环境中，可以采用惯性传感器201、二维激本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无人机自主定位方法，其特征在于，包括：/n根据无人机的二维激光雷达采集的数据，得到激光定位信息；/n根据所述无人机的惯性传感器、视觉里程计和深度相机分别采集的数据，得到视觉定位信息；/n根据所述无人机的定高雷达采集的数据，得到高度信息；/n根据所述激光定位信息、所述视觉定位信息和所述高度信息，得到所述无人机所处空间位置的定位信息。/n

【技术特征摘要】
1.一种无人机自主定位方法，其特征在于，包括：
根据无人机的二维激光雷达采集的数据，得到激光定位信息；
根据所述无人机的惯性传感器、视觉里程计和深度相机分别采集的数据，得到视觉定位信息；
根据所述无人机的定高雷达采集的数据，得到高度信息；
根据所述激光定位信息、所述视觉定位信息和所述高度信息，得到所述无人机所处空间位置的定位信息。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据无人机的二维激光雷达采集的数据，得到激光定位信息，包括：
利用基于Cartographer的激光SLAM算法，根据无人机的二维激光雷达采集的数据进行二维定位与环境建图，得到所述无人机在三个平面方向与偏航方向上的位姿信息，作为所述激光定位信息。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述无人机的惯性传感器、视觉里程计和深度相机分别采集的数据，得到视觉定位信息，包括：
利用基于VINS的VIO-SLAM融合技术，根据所述无人机的惯性传感器采集的惯导数据、所述无人机的视觉里程计采集的单目场景图像、所述无人机的深度相机采集的深度信息，得到所述无人机在滚转和俯仰方向上的位姿信息，作为所述视觉定位信息。


4.根据权利要求1至3中任一所述的方法，其特征在于，所述无人机所处空间位置的定位信息为所述无人机在地下车库中的定位信息。


5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
构建所述无人机所处空间环境的第一地图；
根据所述无人机所处空间位置的定位信息和所述第一地图规划全局路径；
基于所述无人机所处空间位置的定位信息，确定所述全局路径中的所述无人机所在节点的下一个节点；
基于所述无人机所处空间位置的定位信息，控制所述无人机向所述下一个节点处飞行，并在控制所述无人机向所述下一个节点处飞行的过程中，确定是否存在障碍物；
在存在障碍物的情况下，基于所述无人机所处空间位置...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵小川，董忆雪，李陈，徐凯，宋刚，刘华鹏，郑君哲，邵佳星，史津竹，王子彻，陈路豪，马燕琳，冯云铎，
申请(专利权)人：中国兵器工业计算机应用技术研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11