【技术实现步骤摘要】
本申请涉及导航，特别涉及一种飞行器视觉导航方法、系统及计算机存储介质。
技术介绍
1、导航定位是几乎所有运动物体需要具备的基础功能，伴随着一代代导航传感器的更新和发展，导航领域发生了一次又一次变革。尤其是惯性导航系统(inertialnavigation system，ins)和全球定位系统(global positioning system，gps)的出现，对导航技术的发展产生了深远的影响，在导航领域的发展过程中具有里程碑式的意义。然而，由于ins的误差累积效应决定了其无法长时间单独进行导航，需要和其他导航方式进行组合；而gps被动式定位方式也注定了其容易受到干扰，且在城市遮挡、室内等环境下无法使用。不仅如此，由于ins和gps这两种导航方式都无法敏感周围环境信息，在未知环境下，使用者无法获知环境变化情况。此外，这两种导航系统导航信息来源单一、导航结果单调，无法满足人类对于导航信息在可视化、直观性、智能化等方面与日俱增的要求。
2、由于视觉导航系统体积小，质量轻，功耗小，自主性能突出，在复杂未知环境下的应用需求尤为迫切，在机器人导航定位等领域受到越来越广泛的关注。视觉导航过程主要依赖视觉传感器得到的图像序列进行特征点匹配计算，递推得到不同时刻摄像机之间的位姿关系。虽然视觉导航计算过程也会出现误差累积，但是，该累积误差可以通过设置外部标志点、地图构建、环闭检测等进行补偿。事实上，飞行器视觉导航和普通的机器人视觉导航存在一个显著的差异，即由于飞行器飞行高度较高，对地面进行观测的时候，特征点在相机坐标系中往往具有较大的深
技术实现思路
1、本申请实施例提供了一种飞行器视觉导航方法、系统及计算机存储介质，用以解决现有技术中数值迭代算法的实时性较差的问题。
2、一方面，本申请实施例提供了一种飞行器视觉导航方法，包括：
3、获取不同时刻针对同一目标的第一视觉测量图像和第二视觉测量图像；
4、提取第一视觉测量图像和第二视觉测量图像中匹配的特征点；
5、根据特征点建立含约束的位姿方程；
6、求解位姿方程，获得第一视觉测量图像和第二视觉测量图像之间的旋转矩阵；在求解位姿方程时，如果位姿方程有解，将位姿方程转换为带球约束的线性方程组，以将位姿方程从3维降维至1维，然后利用线性方程组中直线和约束球的几何特征求解线性方程组，获得位姿方程的解，如果位姿方程无解，采用全局搜索和局部搜索相结合的非线性搜索算法求解位姿方程，获得位姿方程的最优解；
7、根据旋转矩阵确定摄像机的位姿。
8、另一方面，本申请实施例还提供了一种飞行器视觉导航系统，包括：
9、图像获取模块，用于获取不同时刻针对同一目标的第一视觉测量图像和第二视觉测量图像；
10、特征点提取模块，用于提取第一视觉测量图像和第二视觉测量图像中匹配的特征点；
11、方程建立模块，用于根据特征点建立含约束的位姿方程；
12、方程求解模块，用于求解位姿方程，获得第一视觉测量图像和第二视觉测量图像之间的旋转矩阵；在求解位姿方程时，如果位姿方程有解，将位姿方程转换为带球约束的线性方程组，以将位姿方程从3维降维至1维，然后利用线性方程组中直线和约束球的几何特征求解线性方程组，获得位姿方程的解，如果位姿方程无解，采用全局搜索和局部搜索相结合的非线性搜索算法求解位姿方程，获得位姿方程的最优解；
13、位姿确定模块，用于根据旋转矩阵确定摄像机的位姿。
14、另一方面，本申请实施例还提供了一种计算机存储介质，该计算机存储介质中存储有多条计算机指令，该多条计算机指令用于使计算机执行上述的方法。
15、本申请中的一种飞行器视觉导航方法、系统及计算机存储介质，具有以下优点：
16、针对位姿参数估计中旋转矩阵估计的问题，采用基于直线参数方程的几何降维方法对参数方程进行降维。然后对降维后的旋转矩阵优化求解问题采用非线性全局优化技术进行求解。最后采用飞行器视觉导航中得到的大规模实验数据，对该全局优化方法的有效性进行了验证，实验结果表明，本申请的方法具有较强的稳定性和高效的数值计算能力。
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1.一种飞行器视觉导航方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种飞行器视觉导航方法，其特征在于，在求解所述线性方程组时，如果直线和约束球相切，则切点为所述线性方程组的解，如果直线和约束球相交，则选择两个交点中残差水平最小的交点作为所述线性方程组的解。
3.根据权利要求2所述的一种飞行器视觉导航方法，其特征在于，在选择两个交点中的一个之前，还对交点表示的解进行正交性校正。
4.根据权利要求3所述的一种飞行器视觉导航方法，其特征在于，对交点表示的解进行正交性校正时，首先对解进行正交化，然后再正交化结果的基础上进行单位化，得到正交解。
5.根据权利要求1所述的一种飞行器视觉导航方法，其特征在于，在采用全局搜索和局部搜索相结合的非线性搜索算法求解所述位姿方程时，首先将所述位姿方程转换为求解旋转矩阵三角度的非线性方程组，然后将所述非线性方程组转换为带简单约束的非线性非凸优化方程，对所述非线性非凸优化方程求解得到所述最优解。
6.根据权利要求5所述的一种飞行器视觉导航方法，其特征在于，在求解所述非线性非凸优化方程时，首先
7.根据权利要求6所述的一种飞行器视觉导航方法，其特征在于，在采用自适应深度搜索机制选择所述初始迭代点时，当初次得到的解Hesse阵不满足正定性要求时，以当前迭代点为中心，搜索深度和精度以相同比例进行收缩，然后进行重新遍历，以确定所述初始迭代点。
8.一种飞行器视觉导航系统，其特征在于，包括：
9.一种计算机存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质中存储有多条计算机指令，所述多条计算机指令用于使计算机执行权利要求1-7任一项所述的方法。
...【技术特征摘要】
1.一种飞行器视觉导航方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种飞行器视觉导航方法，其特征在于，在求解所述线性方程组时，如果直线和约束球相切，则切点为所述线性方程组的解，如果直线和约束球相交，则选择两个交点中残差水平最小的交点作为所述线性方程组的解。
3.根据权利要求2所述的一种飞行器视觉导航方法，其特征在于，在选择两个交点中的一个之前，还对交点表示的解进行正交性校正。
4.根据权利要求3所述的一种飞行器视觉导航方法，其特征在于，对交点表示的解进行正交性校正时，首先对解进行正交化，然后再正交化结果的基础上进行单位化，得到正交解。
5.根据权利要求1所述的一种飞行器视觉导航方法，其特征在于，在采用全局搜索和局部搜索相结合的非线性搜索算法求解所述位姿方程时，首先将所述位姿方程转换为求解旋转矩阵三角度的非线性方程组，然后将所述非线性方程组转换为带简单约束的非线性非凸优化方程，对所述非...
【专利技术属性】
技术研发人员：孟德宇，杨东方，吴聪伟，李永飞，刘洋，周毛桉，
申请(专利权)人：中国人民解放军火箭军工程大学，
类型：发明
国别省市：
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