[發明專利]一種基于點云數據的無人機視覺導航控制方法

在審

• 申請號: 201911034573.5
• 申請日: 2019-10-29
• 公開（公告）號: CN110780678A
• 公開（公告）日: 2020-02-11
• 發明（設計）人: 王朱偉
• 申請（專利權）人: 無錫漢詠科技股份有限公司
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10
• 代理公司: 11724 北京成實知識產權代理有限公司
• 代理人: 陳永虔

本發明公開了一種基于點云數據的無人機視覺導航控制方法。在智能終端上繪制出飛行區域的三維地圖模型；在繪制好的三維地圖模型上繪制無人機的飛行軌跡并保存；將標記有飛行軌跡的三維地圖模型傳輸至Android芯片中；飛控模塊啟動無人機的同時，視覺導航模塊采集無人機所在位置的空間數據，得出無人機所在位置的三維空間坐標、飛行軌跡始末點的三維空間坐標；視覺導航模塊結合無人機的飛行時間倒推出無人機的初始位置，追蹤無人機飛行軌跡，在飛行過程中不斷控制飛控模塊調整飛行位置，使無人機的飛行軌跡與標記的飛行軌跡逐漸重合，直至一致。本發明代替GPS等定位系統，即使在信號不好的情況下也能正常工作，擴大了無人機適用范圍。

技術領域：

本發明屬于數據分析技術領域，特別涉及一種基于點云數據的無人機視覺導航控制方法。

背景技術：

無人機憑借其體積小、成本低、使用方便、機動性能強、對環境要求低等特點，在軍事和民用領域得到廣泛的應用。現有的無人機大都通過GPS等定位系統進行導航，當在定位系統信號不好時，常常會出現無人機失去控制的情況發生，導致無人機的使用受到了限制。

公開于該背景技術部分的信息僅僅旨在增加對本發明的總體背景的理解，而不應當被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已為本領域一般技術人員所公知的現有技術。

發明內容：

本發明的目的在于提供一種基于點云數據的無人機視覺導航控制方法，從而克服上述現有技術中的缺陷。

為實現上述目的，本發明提供了一種基于點云數據的無人機視覺導航系統，包括智能終端、視覺導航模塊，無人機選用Parrot AR.DRONE 2.0的無人機，無人機中的飛控模塊為開源飛控模塊，視覺導航模塊設置在無人機上，視覺導航模塊與飛控模塊通訊連接；所述智能終端、視覺導航模塊均包括傳感器層、操作系統層、應用層，傳感器層為2300萬像素主攝像頭、深度感知攝像頭、運動追焦攝像頭，操作系統層為Android系統，應用層為基于Unity3D的app，所述智能終端、視覺導航模塊采用Android芯片，2300萬像素主攝像頭、深度感知攝像頭、運動追焦攝像頭設置在Android芯片上,深度感知攝像頭設置有激光器；所述智能終端與視覺導航模塊通訊連接。

一種基于點云數據的無人機視覺導航控制方法，其方法為：

(1)啟動智能終端，在Android系統中打開基于Unity3D的app，通過深度感知攝像頭發出激光信號對無人機需要飛行的區域進行三維空間數據采集，建立3d slam，繪制出飛行區域的三維地圖模型；

(2)在基于Unity3D的app中對繪制好的三維地圖模型進行編輯，在三維地圖模型中繪制無人機的飛行軌跡并保存；

(3)通過智能終端與視覺導航模塊進行通訊，將步驟(2)中的標記有飛行軌跡的三維地圖模型傳輸至視覺導航模塊中；

(4)在飛控模塊啟動無人機的同時，視覺導航模塊啟動，在Android系統中打開基于Unity3D的app，傳感器層開始工作，通過2300萬像素主攝像頭采集飛行區域圖像信息，通過深度感知攝像頭發出激光信號采集三維空間數據信息，得到無人機所在位置的空間數據；2300萬像素主攝像頭、深度感知攝像頭將數據傳輸至Android芯片中，通過基于Unity3D的app建立3d slam，在三維地圖模型中選定任一點為參照點，依據參照點得出無人機所在位置的三維空間坐標、飛行軌跡始末點的三維空間坐標；

(5)在無人機飛行過程中，視覺導航模塊通過運動追焦攝像頭采集無人機的pose數據，pose為位置和方向的集合，運動追焦攝像頭將數據傳輸至Android芯片中，在基于Unity3D的app中記錄無人機飛行過程中的位置與方向，結合Android芯片中自帶的計時器，通過回調和返回給定時間戳的方法可以倒推出無人機從初始位置飛行到當前位置的運動軌跡，進行運動追蹤；