[發(fā)明專利]無人機視覺伺服控制方法、裝置以及無人機

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810252649.0
• 申請日: 2018-03-26
• 公開（公告）號: CN110362098B
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發(fā)明（設計）人: 門春雷;劉艷光;張文凱;陳明軒;郝尚榮;鄭行;徐進;韓微
• 申請（專利權）人: 北京京東尚科信息技術有限公司;北京京東世紀貿(mào)易有限公司
• 主分類號: G05D1/08
• 分類號: G05D1/08;G05D1/10
• 代理公司: 中國貿(mào)促會專利商標事務所有限公司 11038
• 代理人: 方亮

1.一種無人機視覺伺服控制方法，包括：

獲取無人機的機載圖像采集裝置采集的飛行空域圖像；

在所述飛行空域圖像中確定地面目標以及與所述地面目標相對應的期望目標位置；

根據(jù)預設的路徑規(guī)劃算法以及飛行約束規(guī)則計算出到達所述期望目標位置的三維飛行軌跡，其中，所述飛行約束規(guī)則包括：視野約束規(guī)則、障礙物約束規(guī)則和邊界約束規(guī)則；

將所述三維飛行軌跡投影在圖像坐標系中獲得二維飛行軌跡；

基于所述二維飛行軌跡對無人機進行導航并對無人機進行視覺伺服控制，以使無人機到達所述期望目標位置。

2.如權利要求1所述的方法，設置所述視野約束規(guī)則包括：

獲取無人機的飛行位置在世界坐標系中的三維坐標；

將所述三維坐標投影在所述圖像坐標系中，獲得二維坐標；

獲取所述地面目標在所述世界坐標系中的三維坐標投影在所述圖像坐標系中的坐標值范圍；

基于所述坐標值范圍以及二維坐標確定所述視野約束規(guī)則，其中，所述視野約束規(guī)則包括：所述二維坐標的坐標值在所述坐標值范圍之內(nèi)。

3.如權利要求2所述的方法，所述將所述三維坐標投影在所述圖像坐標系中、獲得二維坐標包括：

獲取與所述機載圖像采集裝置相對應的相機坐標系相對于世界坐標系的旋轉(zhuǎn)矩陣和平移矩陣；

基于所述旋轉(zhuǎn)矩陣和所述平移矩陣獲得將三維坐標轉(zhuǎn)換為二維坐標的變換矩陣；

通過所述變換矩陣將所述三維坐標轉(zhuǎn)換為所述二維坐標。

4.如權利要求1所述的方法，設置所述障礙物約束規(guī)則包括：

獲取無人機飛行方向上的障礙物的中心位置；

確定能夠包圍所述障礙物的外接圓的半徑，將所述半徑設置為與所述障礙物相對應的障礙物距離閾值；

計算無人機的飛行位置與所述中心位置之間的障礙物距離；

確定所述障礙物約束規(guī)則包括：所述障礙物距離大于所述障礙物距離閾值。

5.如權利要求4所述的方法，其中，

確定所述障礙物距離為無人機的飛行位置與所述中心位置之間的空間距離在所述圖像坐標系中的投影距離。

6.如權利要求1所述的方法，所述設置所述邊界約束規(guī)則包括：

設置與無人機的飛行參數(shù)相對應的第一參數(shù)值范圍、與無人機的位置參數(shù)相對應的第二參數(shù)值范圍；

確定所述邊界約束規(guī)則包括：無人機在飛行中的飛行參數(shù)值在所述第一參數(shù)值范圍之內(nèi)、位置參數(shù)值在所述第二參數(shù)值范圍之內(nèi)；

其中，所述位置參數(shù)包括：無人機的在世界坐標系中的三維坐標值；所述飛行參數(shù)包括：偏航角。

7.如權利要求1所述的方法，其中，

所述路徑規(guī)劃算法包括：快速擴展隨機樹算法。

8.如權利要求1所述的方法，所述對無人機進行視覺伺服控制包括：

獲取所述機載圖像采集裝置位于所述期望位置對于所述地面目標拍攝的第一圖像；

在對無人機導航過程中，獲取所述機載圖像采集裝置對所述地面目標拍攝的第二圖像；

將所述第一圖像與所述第二圖像進行匹配，獲得所述第一圖像與所述第二圖像之間的偏差，基于所述偏差以及預設的伺服控制規(guī)則獲得控制參數(shù)的調(diào)整值；

基于所述調(diào)整值對相應的控制參數(shù)進行調(diào)整處理，其中，所述控制參數(shù)包括：飛行位置、飛行速度、航偏角。

9.如權利要求8所述的方法，所述將所述第一圖像與所述第二圖像進行匹配、獲得所述第一圖像與所述第二圖像之間的偏差包括：

設置與所述地面目標相對應的標定區(qū)域；

獲取所述標定區(qū)域在所述第一圖像中的期望圖像特征以及所述標定區(qū)域在所述第二圖像中的圖像特征；

將所述期望圖像特征與所述圖像特征進行匹配，獲取所述偏差。