【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无人驾驶航空器，尤其涉及一种多源融合冗余定位方法、设备及计算机可读存储介质。
技术介绍
1、现有技术中，在无人驾驶航空器上安装gnss(global navigation satellitesystem，全球卫星导航系统)定位设备、相机以及imu(inertial measurement unit，惯性测量单元)，对其数据进行融合。而当gnss设备失效时，利用其它传感器的数据计算无人驾驶航空器的位置。
2、由于无人驾驶航空器定位数据对无人驾驶航空器的安全飞行至关重要，且gnss干扰设备制作简单、成本低、干扰范围大。
3、但是，在基于上述方案获取gnss定位数据时，存在以下几种问题：一是，使用单个gnss定位设备进行定位，其缺点是，易因故障或干扰失效；二是，使用多个gnss定位设备互相备份，其缺点是，受到干扰时多个gnss定位设备通常会同时失效；三是，使用基于光流算法的视觉定位技术对gnss定位设备进行备份，其缺点是，只适用于低飞行高度、悬停或缓慢飞行的场景，而无法支持飞行器返航或继续完成航线，可靠性和精度均较差；四是，使用高精度惯导系统对gnss定位设备进行备份，其缺点是，长时间工作会产生巨大的误差，且价格昂贵；五是，学术界有一些视觉定位与导航方面的研究，也有一些成果将视觉定位与导航应用于室内飞行器，但是，这类方法难以克服视觉slam(simultaneous localization andmapping，同步定位与建图)的误差累积造成的定位漂移、尺度漂移和姿态漂移问题，通常只适用于几百米
4、因此，在gnss失效时，如何有效地保证无人驾驶航空器定位数据的精准度、稳定性以及鲁棒性，成为目前亟待解决的技术问题。
技术实现思路
1、为了解决现有技术中的上述技术缺陷，本专利技术提出了一种多源融合冗余定位方法，该方法包括：
2、对由图像数据匹配得到的特征点、经预处理的惯性测量数据和/或gnss定位数据进行融合定位，并将所述融合定位的定位结果发送至飞行控制器；
3、在所述融合定位的过程中，确定是否产生新的关键帧；
4、在产生所述新的关键帧时，根据所述新的关键帧进行地图的更新，其中，所述地图包含所有的所述特征点和所有的所述关键帧。
5、可选地，所述对由图像数据匹配得到的特征点、经预处理的惯性测量数据和/或gnss定位数据进行融合定位，并将所述融合定位的定位结果发送至飞行控制器，之前包括：
6、采用预设的特征点提取算法在由相机获取的所述图像数据中提取所述特征点；
7、采用预设的特征描述子或者预设的光流法将提取的所述特征点与邻近帧和所述地图中的特征点进行匹配，过滤误匹配的特征点，获取有效的所述特征点。
8、可选地，所述对由图像数据匹配得到的特征点、经预处理的惯性测量数据和/或gnss定位数据进行融合定位，并将所述融合定位的定位结果发送至飞行控制器，之前包括：
9、采用预积分对所述惯性测量数据进行预处理，其中，计算两帧图像之间的时间内的惯性测量估计的相机位置、速度以及姿态的变化量，并分别记为δp、δv以及δr。
10、可选地，所述对由图像数据匹配得到的特征点、经预处理的惯性测量数据和/或gnss定位数据进行融合定位，并将所述融合定位的定位结果发送至飞行控制器，包括：
11、获取每一帧图像对应的飞行器状态，其中，获取的所述飞行器状态包括飞行器的三维位置p、所述飞行器的三维速度v以及所述飞行器的姿态r；
12、将所述三维位置p、所述三维速度v以及所述姿态r作为当前的第一优化参数。
13、可选地，所述对由图像数据匹配得到的特征点、经预处理的惯性测量数据和/或gnss定位数据进行融合定位，并将所述融合定位的定位结果发送至飞行控制器，还包括：
14、预设与所述第一优化参数对应的第一优化目标，其中，所述第一优化目标为总残差c最小，其中，c＝c相机+cimu+cgnss，c相机为相机观测部分的残差，cimu是惯性测量观测部分的残差，cgnss是定位观测部分的残差；
15、将所述第一优化目标构建为minp,v,rc相机+cimu+cgnss的形式，并采用预设的数值方法将求解得到的最优解作为所述定位结果发送至所述飞行控制器。
16、可选地，所述在所述融合定位的过程中，确定是否产生新的关键帧，包括：
17、在过去的第一时段内没有添加所述新的关键帧时，将当前帧作为所述新的关键帧，在过去的第一时段内有添加所述新的关键帧，且过去的第二时段内没有添加所述新的关键帧时，确定所述当前帧内的所述特征点的数量是否大于预设值，其中，所述第一时段长于所述第二时段；
18、在所述当前帧内的所述特征点的数量大于所述预设值，且所述当前帧内包含的上一关键帧的所述特征点的比例未超过预设比例时，将所述当前帧作为所述新的关键帧。
19、可选地，所述在产生所述新的关键帧时，根据所述新的关键帧进行地图的更新，包括：
20、更新每一帧图像对应的飞机状态，其中，更新的所述飞机状态包括所述飞行器的三维位置pi、所述飞行器的三维速度vi以及所述飞行器的姿态ri；
21、将所述三维位置pi、所述三维速度vi、所述姿态ri以及参与所述地图更新的所述新的关键帧中包含的每一个特征点的三维位置xj作为第二优化参数，其中，所述新的关键帧是与当前关键帧时间相邻或空间相邻的一部分关键帧。
22、可选地，所述在产生所述新的关键帧时，根据所述新的关键帧进行地图的更新，还包括：
23、预设与所述第二优化参数对应的第二优化目标，其中，所述第二优化目标为总残差c最小，其中，c＝c相机+cimu+cgnss，c相机为相机观测部分的残差，cimu是惯性测量观测部分的残差，cgnss是定位观测部分的残差；
24、将所述第二优化目标构建为的形式，并采用预设的数值方法将求解得到的最优解作为更新后的地图。
25、本专利技术还提出了一种多源融合冗余定位设备，该设备包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如上任一项所述的多源融合冗余定位方法的步骤。
26、本专利技术还提出了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有多源融合冗余定位程序，多源融合冗余定位程序被处理器执行时实现如上述任一项所述的多源融合冗余定位方法的步骤。
27、实施本专利技术的多源融合冗余定位方法、设备及计算机可读存储介质，通过对由图像数据匹配得到的特征点、经预处理的惯性测量数据和/或gnss定位数据进行融合定位，并将所述融合定位的定位结果发送至飞行控制器；在所述融合定位的过程中，确定是否产生新的关键帧；在产生所述新的关键帧时，根据所述新的关键帧进行地图的更新，其中，所述地图包含所有的所述特征点和所有的所述关键帧。实现了一种高效的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种多源融合冗余定位方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的多源融合冗余定位方法，其特征在于，所述对由图像数据匹配得到的特征点、经预处理的惯性测量数据和/或GNSS定位数据进行融合定位，并将所述融合定位的定位结果发送至飞行控制器，之前包括：
3.根据权利要求1所述的多源融合冗余定位方法，其特征在于，所述对由图像数据匹配得到的特征点、经预处理的惯性测量数据和/或GNSS定位数据进行融合定位，并将所述融合定位的定位结果发送至飞行控制器，之前包括：
4.根据权利要求3所述的多源融合冗余定位方法，其特征在于，所述对由图像数据匹配得到的特征点、经预处理的惯性测量数据和/或GNSS定位数据进行融合定位，并将所述融合定位的定位结果发送至飞行控制器，包括：
5.根据权利要求4所述的多源融合冗余定位方法，其特征在于，所述对由图像数据匹配得到的特征点、经预处理的惯性测量数据和/或GNSS定位数据进行融合定位，并将所述融合定位的定位结果发送至飞行控制器，还包括：
6.根据权利要求1所述的多源融合冗余定位方法，其特征在于，
7.根据权利要求1所述的多源融合冗余定位方法，其特征在于，所述在产生所述新的关键帧时，根据所述新的关键帧进行地图的更新，包括：
8.根据权利要求7所述的多源融合冗余定位方法，其特征在于，所述在产生所述新的关键帧时，根据所述新的关键帧进行地图的更新，还包括：
9.一种多源融合冗余定位设备，其特征在于，所述设备包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如权利要求1至8中任一项所述的多源融合冗余定位方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有多源融合冗余定位程序，所述多源融合冗余定位程序被处理器执行时实现如权利要求1至8中任一项所述的多源融合冗余定位方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种多源融合冗余定位方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的多源融合冗余定位方法，其特征在于，所述对由图像数据匹配得到的特征点、经预处理的惯性测量数据和/或gnss定位数据进行融合定位，并将所述融合定位的定位结果发送至飞行控制器，之前包括：
3.根据权利要求1所述的多源融合冗余定位方法，其特征在于，所述对由图像数据匹配得到的特征点、经预处理的惯性测量数据和/或gnss定位数据进行融合定位，并将所述融合定位的定位结果发送至飞行控制器，之前包括：
4.根据权利要求3所述的多源融合冗余定位方法，其特征在于，所述对由图像数据匹配得到的特征点、经预处理的惯性测量数据和/或gnss定位数据进行融合定位，并将所述融合定位的定位结果发送至飞行控制器，包括：
5.根据权利要求4所述的多源融合冗余定位方法，其特征在于，所述对由图像数据匹配得到的特征点、经预处理的惯性测量数据和/或gnss定位数据进行融合定位，并将所述融合定位的...
【专利技术属性】
技术研发人员：马浩程，胡华智，
申请(专利权)人：亿航智能设备广州有限公司，
类型：发明
国别省市：
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