基于自然地标的无人直升机视觉测速方法技术

基于自然地标的无人直升机视觉测速方法属于无人机技术领域，其特征在于，含有：无人直升机、飞行控制计算机、磁航向传感器、高度计和机载摄像机，其中：在无人直升机飞行过程中，飞行控制计算机通过高度计得到无人直升机距离地面的高度；飞行控制计算机通过检测地面自然地标在摄像机图像中的移动速率，计算出无人直升机相对地面的水平飞行速率；通过磁航向传感器，飞行控制计算机得到无人直升机的航向角，并由此计算出无人直升机的水平飞行速度。本发明专利技术不受GPS信号和风速的影响，尤其适用于无人直升机在低空复杂环境(如建筑物之间、树丛中，甚至室内)中的精确测速，而且不会额外增加无人直升机的起飞重量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是用于测量无人直升机相对地面飞行速度的方法，能够利用无人直升机通常具备的机载摄像机、磁航向传感器和高度计，通过图像识别方法计算无人直升机的飞行速度。主要应用在航空航天、无人机和机器人等

技术介绍
无人直升机的飞行速度是一个关键的飞行参数。以往的飞行测速方法通常有GPS 测速和空速管测速两种。GPS测速方法通过计算无人直升机在相邻两个采样时间内的GPS位移，得到无人直升机相对地面的飞行速度。由于GPS信号容易受到建筑物和树木等遮挡。因此，该方法在高空空旷环境中测量效果较好，而在低空复杂环境中可能因无法有效接收GPS信号而失效。空速管测量方法通过计算空速管内总压和静压的差值，得到直升机的空速。由于直升机周围流场复杂，空速管测量易受旋翼尾流的干扰而无法测准。此外，空速管的测量值还易受风速的干扰。无人直升机通常配备有飞行控制计算机和机载摄像机。本专利技术通过引入计算机视觉功能，计算自然地标在机载摄像机拍摄图像中的移动速率，从而可以测量出无人直升机相对地面的飞行速度。本专利技术不受GPS信号和风速的影响，尤其适用于无人直升机在低空复杂环境(如建筑物之间、树丛中，甚至室内)的飞行过程中精确测速。此外，与传统的方法相比，本专利技术仅通过算法实现测速功能，而不对无人直升机增加硬件，因此不增加无人直升机的飞行重量。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于计算无人直升机对地飞行速度的方法。本专利技术的特征在于，含有无人直升机、飞行控制计算机、磁航向传感器、高度计和机载摄像机，其中在无人直升机的飞行过程中，飞行控制计算机通过磁航向传感器，获得无人直升机的飞行方向；飞行控制计算机通过高度计，获得无人直升机距离地面的高度H ；同时，机载摄像机持续拍摄地面的图像，并将图像实时传送给飞行控制计算机。通过计算地面自然地标在机载摄像机图像中的移动速率，可以计算出无人直升机相对地面的水平移动速率厂(标量)本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．基于自然地标的无人直升机视觉测速方法，其特征在于，含有：无人直升机、飞行控制计算机、磁航向传感器、高度计和机载摄像机，其中：在无人直升机的飞行过程中，飞行控制计算机分别通过磁航向传感器和高度计，获得无人直升机的航向角Ψ和距离地面的高度Ｈ；同时，飞行控制计算机通过检测地面自然地标在摄像机图像中的移动速率，计算出无人直升机相对地面的水平移动速率（标量）：（ｍａｔｈ）??（ｍｒｏｗ）?（ｍｏｖｅｒ）?（ｍｉ）Ｖ（／ｍｉ）?（ｍｏ）＆ＯｖｅｒＢａｒ；（／ｍｏ）?（／ｍｏｖｅｒ）?（ｍｏ）＝（／ｍｏ）?（ｍｆｒａｃ）?（ｍｓｑｒｔ）?（ｍｓｕｐ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）（（／ｍｏ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）Ｘ（／ｍｉ）?（ｍｎ）２（／ｍｎ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｏ）－（／ｍｏ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）Ｘ（／ｍｉ）?（ｍｎ）１（／ｍｎ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｏ））（／ｍｏ）?（／ｍｒｏｗ）?（ｍｎ）２（／ｍｎ）?（／ｍｓｕｐ）?（ｍｏ）＋（／ｍｏ）?（ｍｓｕｐ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）（（／ｍｏ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）Ｙ（／ｍｉ）?（ｍｎ）２（／ｍｎ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｏ）－（／ｍｏ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）Ｙ（／ｍｉ）?（ｍｎ）１（／ｍｎ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｏ））（／ｍｏ）?（／ｍｒｏｗ）?（ｍｎ）２（／ｍｎ）?（／ｍｓｕｐ）?（／ｍｓｑｒｔ）?（ｍｉ）Ｔ（／ｍｉ）?（／ｍｆｒａｃ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍａｔｈ）（ｍａｔｈ）??（ｍｒｏｗ）?（ｍｉ）＆ｂｅｔａ；（／ｍｉ）?（ｍｏ）＝（／ｍｏ）?（ｍｉ）ａｒｃｔａｎ（／ｍｉ）?（ｍｆｒａｃ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）ｘ（／ｍｉ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｉ）ｉｍｇ（／ｍｉ）?（ｍｏ）＿（／ｍｏ）?（ｍｎ）２（／ｍｎ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｏ）－（／ｍｏ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）ｘ（／ｍｉ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｉ）ｉｍｇ（／ｍｉ）?（ｍｏ）＿（／ｍｏ）?（ｍｎ）１（／ｍｎ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍｓｕｂ）?（／ｍｒｏｗ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）ｙ（／ｍｉ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｉ）ｉｍｇ（／ｍｉ）?（ｍｏ）＿（／ｍｏ）?（ｍｎ）２（／ｍｎ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｏ）－（／ｍｏ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）ｙ（／ｍｉ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｉ）ｉｍｇ（／ｍｉ）?（ｍｏ）＿（／ｍｏ）?（ｍｎ）１（／ｍｎ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍｓｕｂ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍｆｒａｃ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍａｔｈ）其中：（ｍａｔｈ）??（ｍｆｅｎｃｅｄｏｐｅｎ＝＇｛＇ｃｌｏｓｅ＝＇＇）?（ｍｔａｂｌｅ）?（ｍｔｒ）?（ｍｔｄ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）Ｘ（／ｍｉ）?（ｍｎ）１（／ｍｎ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｏ）＝（／ｍｏ）?（ｍｆｒａｃ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）ＨＫ（／ｍｉ）?（ｍｉ）ｘ（／ｍｉ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）ｘ（／ｍｉ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｉ）ｉｍｇ（／ｍｉ）?（ｍｏ）＿（／ｍｏ）?（ｍｎ）１（／ｍｎ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍｓｕｂ）?（／ｍｒｏｗ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）Ｒ（／ｍｉ）?（ｍｉ）ｘ（／ｍｉ）?（／ｍｓｕｂ）?（／ｍｆｒａｃ）?（ｍｏ），（／ｍｏ）?（／ｍｔｄ）?（ｍｔｄ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）Ｙ（／ｍｉ）?（ｍｎ）１（／ｍｎ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｏ）＝（／ｍｏ）?（ｍｆｒａｃ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）ＨＫ（／ｍｉ）?（ｍｉ）ｙ（／ｍｉ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）ｙ（／ｍｉ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｉ）ｉｍｇ（／ｍｉ）?（ｍｏ）＿（／ｍｏ）?（ｍｎ）１（／ｍｎ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍｓｕｂ）?（／ｍｒｏｗ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）Ｒ（／ｍｉ）?（ｍｉ）ｙ（／ｍｉ）?（／ｍｓｕｂ）?（／ｍｆｒａｃ）?（／ｍｔｄ）?（／ｍｔｒ）?（ｍｔｒ）?（ｍｔｄ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）Ｘ（／ｍｉ）?（ｍｎ）２（／ｍｎ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｏ）＝（／ｍｏ）?（ｍｆｒａｃ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）ＨＫ（／ｍｉ）?（ｍｉ）ｘ（／ｍｉ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）ｘ（／ｍｉ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｉ）ｉｍｇ（／ｍｉ）?（ｍｏ）＿（／ｍｏ）?（ｍｎ）２（／ｍｎ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍｓｕｂ）?（／ｍｒｏｗ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）Ｒ（／ｍｉ）?（ｍｉ）ｘ（／ｍｉ）?（／ｍｓｕｂ）?（／ｍｆｒａｃ）?（ｍｏ），（／ｍｏ）?（／ｍｔｄ）?（ｍｔｄ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）Ｙ（／ｍｉ）?（ｍｎ）２（／ｍｎ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｏ）＝（／ｍｏ）?（ｍｆｒａｃ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）ＨＫ（／ｍｉ）?（ｍｉ）ｙ（／ｍｉ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ...

【技术特征摘要】
1.基于自然地标的无人直升机视觉测速方法，其特征在于，含有无人直升机、飞行控制计算机、磁航向传感器、高度计和机载摄像机，其中在无人直升机的飞行过程中，飞行控制计算机分别通过磁航...

【专利技术属性】
技术研发人员：王冠林，朱纪洪，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：11