本發(fā)明屬于無人飛行器領(lǐng)域，特別是涉及一種無gps信號下，例如室內(nèi)的共享環(huán)境數(shù)據(jù)的無人飛行器定位方法、定位系統(tǒng)、環(huán)境數(shù)據(jù)共享平臺和無人飛行器。

背景技術(shù)：

目前，主要基于gps，這里用gps來舉例式說明衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)，事實上全球范圍內(nèi)還存在俄羅斯以及中國的類似系統(tǒng)，由于其具體原理和情況與本申請技術(shù)方案并無直接關(guān)聯(lián)，在此不再展開說明，或者差分gps來實現(xiàn)的室外無人飛行器的定位問題已經(jīng)基本得到解決，由于對于gps信號的使用效率越來越高，在室外飛行的較好的無人飛行器，利用gps信號已經(jīng)能夠輕易做到在厘米級別程度的位置識別。具體體現(xiàn)在操控體驗上，一臺懸停狀態(tài)的多旋翼無人機(jī)，在室外利用來自多顆gps衛(wèi)星的信號，能夠像釘子一樣定在某個特定地點，紋絲不動。

事實上，對于旋翼式無人機(jī)來說，懸停精準(zhǔn)可靠是其他復(fù)雜飛行軌跡操控的前提，正是由于在室外環(huán)境下，旋翼式無人機(jī)的定位問題已經(jīng)基本得到解決，并且這個解決方案的成本比較低廉。所以，旋翼式無人機(jī)尤其是多旋翼無人機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域得到廣泛開拓，包括航拍、物流、勘測、巡線、植保等多個領(lǐng)域，已經(jīng)出現(xiàn)了無人機(jī)活躍的身影。

相較而言，對于缺乏gps信號指引的情況下，無人機(jī)的懸停定位成為一個大問題，尤其是對于室內(nèi)這個典型環(huán)境而言，多旋翼無人機(jī)無法精準(zhǔn)懸停，導(dǎo)致在室內(nèi)飛行的可行性受到極大挑戰(zhàn)。

在室內(nèi)環(huán)境下，由于無法借助gps信號來實現(xiàn)對自身位置的確認(rèn)，低成本的解決方案是通過imu來實現(xiàn)自身位置判斷，但是由于積分誤差，使用這種方案來定位的無人機(jī)漂移現(xiàn)象嚴(yán)重，也就是說，在使用者不給出任何移動指令的情況下，無人機(jī)可能朝向任意方向持續(xù)移動，并且速度還不慢。而室內(nèi)環(huán)境往往比室外更復(fù)雜，障礙物更多，這種無人飛行器的漂移，將導(dǎo)致使用者忙于調(diào)整無人飛行器的位置，而無暇去讓飛行器完成實際飛行任務(wù)。

為了實現(xiàn)室內(nèi)環(huán)境下的精準(zhǔn)定位的另一種解決方案，是通過動作捕捉系統(tǒng)來實現(xiàn)，在預(yù)先設(shè)計好的環(huán)境下，通過動作捕捉系統(tǒng)，利用紅外高速攝像機(jī)捕捉被動發(fā)光標(biāo)記，能夠?qū)崿F(xiàn)針對目標(biāo)物體的高速位置識別。一種著名的動作捕捉系統(tǒng)被稱為vicon動作捕捉系統(tǒng)。但是采用這種方法的一個重大問題是成本不可控，使用動作捕捉系統(tǒng)來實現(xiàn)室內(nèi)環(huán)境的精準(zhǔn)定位，不僅需要針對該室內(nèi)環(huán)境的環(huán)境特點預(yù)先布置價格不菲的高速攝像設(shè)備，還需要在無人飛行器上設(shè)置用于被捕捉的發(fā)光標(biāo)記。一套效果滿意的解決方案成本要上百萬，對于消費級產(chǎn)品來說，這就意味著這種方案沒有市場價值。

當(dāng)前，研究的熱門是通過圖像識別技術(shù)來解決上述定位問題。所謂圖像識別技術(shù)一般是利用若干攝像頭，實時拍攝無人飛行器周圍的環(huán)境，根據(jù)周圍的環(huán)境來判斷無人飛行器當(dāng)前的位置。

兩種典型的圖像識別技術(shù)如下：

其一是根據(jù)被拍攝對象的特征來定位，比如在地面上存在或者預(yù)先設(shè)置有若干具有明顯標(biāo)識效果的地標(biāo)，無人飛行器上設(shè)置有向下拍攝的攝像頭，通過不間斷的對地面的拍攝，不斷去讀取這些地標(biāo)，來幫助無人機(jī)判斷自身位置。該方案的前提是需要對周圍環(huán)境有預(yù)先的了解，如此才能根據(jù)實時拍攝的數(shù)據(jù)與預(yù)先了解到的地標(biāo)進(jìn)行比對，從而判斷自身位置。

專利文獻(xiàn)cn103149939a公開的一種基于視覺的無人機(jī)動態(tài)目標(biāo)跟蹤與定位方法包括如下步驟：第一步，視頻處理，進(jìn)行動態(tài)目標(biāo)的檢測和圖像跟蹤；動態(tài)目標(biāo)檢測：在連續(xù)兩幀圖像中，第一幀圖像中提取特征點集，在第二幀圖像中對這些特征點進(jìn)行跟蹤，得到第一幀圖像中特征點集的對應(yīng)特征點集，進(jìn)一步去除對應(yīng)特征點集中屬于動態(tài)目標(biāo)的特征點；用剩余的有效特征點集對中的各特征點對的運(yùn)動矢量估計全局的運(yùn)動，得到變換矩陣，從而補(bǔ)償背景的運(yùn)動，將動態(tài)背景下的動態(tài)目標(biāo)檢測轉(zhuǎn)換為靜態(tài)背景下的動態(tài)目標(biāo)檢測，幀差補(bǔ)償背景后的兩幀圖像，用最小類間方差閾值法自動選取閾值產(chǎn)生相應(yīng)的二值圖像，對二值圖像進(jìn)行濾波處理，接著用最小外接矩形描述該動態(tài)目標(biāo)，實現(xiàn)動態(tài)目標(biāo)的檢測；(2)對檢測出的動態(tài)目標(biāo)在后續(xù)幀中采用融合基于偏移的均值向量跟蹤和卡爾曼先驗預(yù)估的算法連續(xù)跟蹤，首先用卡爾曼濾波預(yù)估出動態(tài)目標(biāo)在當(dāng)前幀圖像中的位置，然后將該位置信息傳遞給基于偏移的均值向量跟蹤算法，該算法在該位置附近搜索目標(biāo)，判定搜索結(jié)果是否有效，若是有效則進(jìn)一步傳遞給卡爾曼濾波作為觀測值進(jìn)行下一步的預(yù)測；第二步，云臺伺服控制，實時調(diào)整云臺的俯仰偏轉(zhuǎn)角度，使目標(biāo)保持在圖像的中央；第三步，建立影像中目標(biāo)與現(xiàn)實環(huán)境中目標(biāo)的對應(yīng)關(guān)系，進(jìn)一步測量攝像機(jī)與動態(tài)目標(biāo)之間的距離，完成動態(tài)目標(biāo)的精確定位；第四步，無人機(jī)飛控系統(tǒng)進(jìn)行自主跟蹤地面動態(tài)目標(biāo)飛行。該專利可自行完成對運(yùn)動目標(biāo)的檢測、圖像跟蹤，自動偏轉(zhuǎn)光軸使動態(tài)目標(biāo)始終呈現(xiàn)在成像平面中央，在獲取無人機(jī)高度信息的基礎(chǔ)上依據(jù)建立的模型實時測量無人機(jī)與動態(tài)目標(biāo)之間的距離，但該專利由于對于未知的室內(nèi)環(huán)境缺乏數(shù)據(jù)支持，導(dǎo)致室內(nèi)定位問題解決的不好，即使采用視覺定位方式進(jìn)行定位，效果也不好。

另一種是采用slam(并發(fā)建圖與定位)方式，即飛行器通過自身在未知環(huán)境中從一個未知位置開始移動，在移動過程中根據(jù)位置估計和地圖進(jìn)行自身定位,同時在自身定位的基礎(chǔ)上建造增量式地圖，實現(xiàn)機(jī)器人的自主定位和導(dǎo)航。這種方式的適用性更廣，但是對于圖像處理能力和計算能力的要求更高。這種方式雖然在沒有任何地圖數(shù)據(jù)的情況下也能從零開始搜集環(huán)境資料，但是如果是這種情況也就意味著該飛行器在正常工作之前，還需要有一個對當(dāng)前環(huán)境的地圖構(gòu)建工作要做。

專利文獻(xiàn)cn104062977a公開了一種基于視覺slam的四旋翼無人機(jī)全自主飛行控制方法，包括如下步驟：利用安裝在四旋翼無人機(jī)底部的攝像頭采集圖像信息，利用集成慣性導(dǎo)航單元獲取無人機(jī)的姿態(tài)角及加速度信息，這兩部分信息作為輸入，運(yùn)行改進(jìn)的視覺slam算法獲取四旋翼無人機(jī)三維位置和姿態(tài)信息；采用擴(kuò)展卡爾曼濾波器融合視覺位置信息和慣性導(dǎo)航單元提供的三維加速度，從而得到精確的位置信息，采用上述算法得到的水平位置和速度信息及氣壓計獲得的高度信息作為反饋量，設(shè)計pid控制器，實現(xiàn)四旋翼無人機(jī)的全自主飛行控制。該專利文獻(xiàn)搭建了四旋翼無人機(jī)視覺控制系統(tǒng)實驗平臺，該平臺采用嵌入式控制系統(tǒng)架構(gòu)，使用機(jī)載嵌入式計算機(jī)運(yùn)行論文中提出的算法，但該專利的無人飛行器結(jié)構(gòu)復(fù)雜以及對于圖像處理能力和計算能力的要求更高，而獲得的定位精度以及及時性無法滿足無人飛行器的飛行控制需要。

因此，如上背景技術(shù)所述，傳統(tǒng)無人飛行器使用視覺定位方式來解決室內(nèi)定位問題的時候，雖然也能取得一定效果，但是由于對于未知的室內(nèi)環(huán)境缺乏數(shù)據(jù)支持，導(dǎo)致室內(nèi)定位問題解決的不好，即使采用視覺定位方式進(jìn)行定位，效果也不好。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本申請通過某個平臺預(yù)先收集各個場所的室內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)資料，并且分享給需要的無人飛行器，如此，當(dāng)某個無人飛行器在陌生的室內(nèi)環(huán)境中開始飛行任務(wù)的時候，可以通過提前調(diào)取該環(huán)境的對應(yīng)環(huán)境數(shù)據(jù)資料，來提高其實施室內(nèi)定位飛行的準(zhǔn)確性和可靠性。每臺無人飛行器在某個具體的室內(nèi)環(huán)境中進(jìn)行飛行的同時，還可以將實時所采集的攝像數(shù)據(jù)保存下來，即時或者后續(xù)傳送給共享平臺，不斷完善共享平臺上各個室內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)的對應(yīng)資料。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)。

根據(jù)本發(fā)明的一方面，一種共享環(huán)境數(shù)據(jù)的無人飛行器定位方法包括以下步驟：

在第一步驟中，環(huán)境數(shù)據(jù)共享平臺收集并共享環(huán)境數(shù)據(jù)。

在第二步驟中，無人飛行器確定當(dāng)前位置，并基于所述當(dāng)前位置連接所述環(huán)境數(shù)據(jù)共享平臺以獲得相應(yīng)環(huán)境數(shù)據(jù)。

在第三步驟中，無人飛行器基于所述環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行視覺定位。在本發(fā)明中，所述環(huán)境數(shù)據(jù)指的是無人飛行器飛行環(huán)境的空間信息，包括但不僅限于如地形、障礙物、通道等構(gòu)成的帶有數(shù)據(jù)的二維地圖和/或三維地圖。

在所述的共享環(huán)境數(shù)據(jù)的無人飛行器定位方法中，在第三步驟中，所述無人飛行器將飛行中采集的環(huán)境數(shù)據(jù)上傳所述環(huán)境數(shù)據(jù)共享平臺。

在所述的共享環(huán)境數(shù)據(jù)的無人飛行器定位方法中，在第一步驟中，環(huán)境數(shù)據(jù)共享平臺通過激光雷達(dá)和/或攝像頭采集環(huán)境信息且進(jìn)行并發(fā)建圖與定位(slam)以形成環(huán)境數(shù)據(jù)。進(jìn)一步地，激光雷達(dá)包括單線激光雷達(dá)或多線激光雷達(dá)，所述攝像頭包括單目深度攝像頭、雙目深度攝像頭、單目結(jié)構(gòu)光深度攝像頭、雙目結(jié)構(gòu)光深度攝像頭或tof(timeofflight)深度攝像頭；所述并發(fā)建圖與定位(slam)經(jīng)由ptam算法模塊、monoslam算法模塊、orb-slam算法模塊、rgbd-slam算法模塊、rtab-slam算法模塊或lsd-slam算法模塊建模以形成環(huán)境數(shù)據(jù)。

在所述的共享環(huán)境數(shù)據(jù)的無人飛行器定位方法中，在第一步驟中，環(huán)境數(shù)據(jù)共享平臺通過攝像頭采集地面紋理信息作為環(huán)境數(shù)據(jù)。

在所述的共享環(huán)境數(shù)據(jù)的無人飛行器定位方法中，在第一步驟中，所述環(huán)境數(shù)據(jù)包括環(huán)境數(shù)據(jù)采集的場所名稱、環(huán)境數(shù)據(jù)采集的朝向、環(huán)境數(shù)據(jù)的采集方式、環(huán)境數(shù)據(jù)的類型和/或環(huán)境數(shù)據(jù)的處理格式，其中，所述環(huán)境數(shù)據(jù)的類型包括地面紋理地圖和slam建立的三維地圖。

在所述的共享環(huán)境數(shù)據(jù)的無人飛行器定位方法中，在第一步驟，環(huán)境數(shù)據(jù)共享平臺為云端服務(wù)器，無人飛行器無線通信連接所述環(huán)境數(shù)據(jù)共享平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。

在所述的共享環(huán)境數(shù)據(jù)的無人飛行器定位方法中，在第二步驟中，無人飛行器設(shè)有雙目攝像頭，所述無人飛行器基于所述環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行雙目視覺定位。

在所述的共享環(huán)境數(shù)據(jù)的無人飛行器定位方法中，在第二步驟中，無人飛行器基于環(huán)境數(shù)據(jù)采集的場所名稱、環(huán)境數(shù)據(jù)采集的朝向、環(huán)境數(shù)據(jù)的采集方式、環(huán)境數(shù)據(jù)的類型、環(huán)境數(shù)據(jù)的內(nèi)容和/或環(huán)境數(shù)據(jù)的處理格式搜索和下載環(huán)境數(shù)據(jù)，所述環(huán)境數(shù)據(jù)是二維地圖或三維地圖。

在所述的共享環(huán)境數(shù)據(jù)的無人飛行器定位方法中，在第三步驟中，無人飛行器采集到的環(huán)境數(shù)據(jù)實時或延遲上傳到環(huán)境數(shù)據(jù)共享平臺。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種實施所述的共享環(huán)境數(shù)據(jù)的無人飛行器定位方法的定位系統(tǒng)包括收集并共享環(huán)境數(shù)據(jù)的環(huán)境數(shù)據(jù)共享平臺和無人飛行器，所述環(huán)境數(shù)據(jù)共享平臺包括存儲有環(huán)境數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫的存儲設(shè)備和訪問所述數(shù)據(jù)庫的通信端口，所述通信端口經(jīng)由無線通信連接所述無人飛行器，所述無人飛行器包括接收環(huán)境數(shù)據(jù)的通信設(shè)備、處理環(huán)境數(shù)據(jù)的處理器和用于視覺定位的攝像頭和/或激光雷達(dá)，所述無人飛行器基于所述環(huán)境數(shù)據(jù)利用所述攝像頭和/或激光雷達(dá)進(jìn)行視覺定位。

在所述的定位系統(tǒng)中，所述無人飛行器將飛行中采集的環(huán)境數(shù)據(jù)經(jīng)由所述通信設(shè)備上傳所述環(huán)境數(shù)據(jù)共享平臺。

在所述的定位系統(tǒng)中，所述環(huán)境數(shù)據(jù)共享平臺設(shè)有用于采集環(huán)境信息的激光雷達(dá)和/或攝像頭和用于并發(fā)建圖與定位(slam)以形成環(huán)境數(shù)據(jù)的slam模塊。進(jìn)一步地，所述激光雷達(dá)包括單線激光雷達(dá)或多線激光雷達(dá)，所述攝像頭包括單目深度攝像頭、雙目深度攝像頭、單目結(jié)構(gòu)光深度攝像頭、雙目結(jié)構(gòu)光深度攝像頭或tof(timeofflight)深度攝像頭；所述slam模塊包括ptam算法模塊、monoslam算法模塊、orb-slam算法模塊、rgbd-slam算法模塊、rtab-slam算法模塊或lsd-slam算法模塊。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種用于所述的定位系統(tǒng)的環(huán)境數(shù)據(jù)共享平臺為云端服務(wù)器，服務(wù)器包括處理器、存儲有環(huán)境數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫的硬盤、內(nèi)存、總線和用于與無人飛行器數(shù)據(jù)交互的通信端口。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種實施所述的定位方法的無人飛行器包括接收環(huán)境數(shù)據(jù)的通信設(shè)備、處理環(huán)境數(shù)據(jù)的處理器和用于視覺定位的攝像頭和/或激光雷達(dá)，攝像頭和/或激光雷達(dá)發(fā)送當(dāng)前位置到所述處理器，所述處理器基于當(dāng)前位置經(jīng)由所述通信設(shè)備連接所述定位系統(tǒng)獲得相應(yīng)環(huán)境數(shù)據(jù)，所述無人飛行器基于所述環(huán)境數(shù)據(jù)利用所述攝像頭和/或激光雷達(dá)進(jìn)行視覺定位。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種用于所述的定位系統(tǒng)的無人飛行器包括接收環(huán)境數(shù)據(jù)的通信設(shè)備和用于視覺定位的攝像頭和/或激光雷達(dá)，采集環(huán)境數(shù)據(jù)的攝像頭和/或激光雷達(dá)經(jīng)由所述通信設(shè)備連接所述定位系統(tǒng)以上傳環(huán)境數(shù)據(jù)。本發(fā)明提出的方案，結(jié)構(gòu)簡單、通過提前調(diào)取對應(yīng)環(huán)境數(shù)據(jù)來提高其實施室內(nèi)定位飛行的準(zhǔn)確性和可靠性，每臺無人飛行器在某個具體的室內(nèi)環(huán)境中進(jìn)行飛行的同時，還可以將實時所采集的攝像數(shù)據(jù)保存下來，即時或者后續(xù)傳送給共享平臺，不斷完善共享平臺上各個室內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)。

附圖說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的共享環(huán)境數(shù)據(jù)的無人飛行器定位方法的步驟示意圖。

圖2是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的共享環(huán)境數(shù)據(jù)的無人飛行器定位系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的共享環(huán)境數(shù)據(jù)的無人飛行器定位系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

以下結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的解釋。

具體實施方式

以下詳細(xì)描述實際上僅是示例性的而并不意欲限制應(yīng)用和使用。此外，并不意欲受以上技術(shù)領(lǐng)域、背景、簡要概述或以下詳細(xì)描述中呈現(xiàn)的任何明確或暗示的理論約束。如本文使用，術(shù)語“模塊”或“單元”是指任何硬件、軟件、固件、電子控制部件、處理邏輯和/或處理器設(shè)備單獨地或者以任何組合，包括而不限于：專用集成電路asic、電子電路、執(zhí)行一個或多個軟件或固件程序的處理器共享、專用或成組的和存儲器、組合邏輯電路和/或提供所描述的功能性的其他適合的部件。此外，除非明確地具有相反的描述，否則詞語“包括”及其不同的變型應(yīng)被理解為隱含包括所述的部件但不排除任意其他部件。

無人飛行器簡稱“無人飛行器”，英文縮寫為“uav”，是利用無線電遙控設(shè)備和自備的程序控制裝置操縱的不載人飛機(jī)。從技術(shù)角度定義可以分為：無人直升機(jī)、無人固定翼機(jī)、無人多旋翼飛行器、無人飛艇、無人傘翼機(jī)等。

本發(fā)明實施例中優(yōu)選的無人飛行器為多旋翼無人飛行器(或稱為多旋翼飛行器)，可以是四旋翼、六旋翼及旋翼數(shù)量大于六的無人飛行器。優(yōu)選的，機(jī)身由碳纖維材料制成，在滿足較高使用強(qiáng)度和剛度的前提下，可大幅減輕機(jī)身的重量，從而降低多旋翼無人飛行器的動力需求以及提高多旋翼無人飛行器的機(jī)動性。當(dāng)然，在本發(fā)明的其他實施例中，機(jī)身還可以由塑料或者其他任意使用的材料制成。機(jī)身上設(shè)有多個相對于所述機(jī)身中的對稱平面呈對稱分布的漿臂，每一個漿臂遠(yuǎn)離所述機(jī)身的一端設(shè)有槳葉組件，所述槳葉組件包括安裝在所述漿臂上的電機(jī)和連接在所述電機(jī)的輸出軸上的槳葉，每一片槳葉的旋轉(zhuǎn)軸線均位于同一圓柱面上。

當(dāng)然，所述多旋翼無人飛行器的說明只是一個簡單說明，具體還包括許多其他的組成構(gòu)件，也還有其他許多種無人飛行器類型，均可以用于實現(xiàn)本發(fā)明的目的，在此不再贅述。

但是，從消費級市場的需求以及用戶對于飛行拍攝的操縱便利性的發(fā)展趨勢來看，本發(fā)明技術(shù)方案的飛行拍攝設(shè)備主要是指小、微型多旋翼無人飛行器，這種無人機(jī)體積小、成本低、飛行穩(wěn)定性較好，飛行拍攝成本低等。本發(fā)明使用的飛行器，典型的以四軸多旋翼飛行器為代表。并且，這種飛行器已經(jīng)開始廣泛用于航拍、空中作業(yè)、物流等領(lǐng)域。

圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的共享環(huán)境數(shù)據(jù)的無人飛行器定位方法的步驟示意圖，一種共享環(huán)境數(shù)據(jù)的無人飛行器定位方法包括以下步驟：

在第一步驟s1中，環(huán)境數(shù)據(jù)共享平臺1收集并共享環(huán)境數(shù)據(jù)。

在第二步驟s2中，無人飛行器2確定當(dāng)前位置，并基于所述當(dāng)前位置連接所述環(huán)境數(shù)據(jù)共享平臺1以獲得相應(yīng)環(huán)境數(shù)據(jù)。

在第三步驟s3中，無人飛行器2基于所述環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行視覺定位。在本發(fā)明中，所述環(huán)境數(shù)據(jù)指的是無人飛行器飛行環(huán)境的空間信息，包括但不僅限于如地形、障礙物、通道等構(gòu)成的帶有數(shù)據(jù)的二維地圖或三維地圖。

在本發(fā)明所述的共享環(huán)境數(shù)據(jù)的無人飛行器定位方法優(yōu)選地是，在第三步驟s3中，所述無人飛行器2將飛行中采集的環(huán)境數(shù)據(jù)上傳所述環(huán)境數(shù)據(jù)共享平臺1。

本發(fā)明的至少一臺計算機(jī)組成的環(huán)境數(shù)據(jù)共享平臺1，其上存儲有針對不同室內(nèi)環(huán)境的環(huán)境數(shù)據(jù)。若干注冊在該環(huán)境數(shù)據(jù)共享平臺1上的無人飛行器2，可以通過該平臺下載其所需要的環(huán)境數(shù)據(jù)，來提升其室內(nèi)飛行的穩(wěn)定性。另外這些無人飛行器2也可以將其在特定室內(nèi)環(huán)境下飛行過程中，所搜集到的環(huán)境數(shù)據(jù)上傳給該環(huán)境數(shù)據(jù)共享平臺1，從而不斷提升該環(huán)境數(shù)據(jù)共享平臺1的服務(wù)范圍和服務(wù)深度。

在本發(fā)明所述的共享環(huán)境數(shù)據(jù)的無人飛行器定位方法優(yōu)選地是，在第一步驟s1中，環(huán)境數(shù)據(jù)共享平臺1通過激光雷達(dá)和/或攝像頭采集環(huán)境信息且進(jìn)行并發(fā)建圖與定位slam以形成環(huán)境數(shù)據(jù)，其中，激光雷達(dá)包括單線激光雷達(dá)或多線激光雷達(dá)，所述攝像頭包括單目深度攝像頭、雙目深度攝像頭、單目結(jié)構(gòu)光深度攝像頭、雙目結(jié)構(gòu)光深度攝像頭或tof(timeofflight)深度攝像頭；所述并發(fā)建圖與定位slam經(jīng)由ptam算法模塊、monoslam算法模塊、orb-slam算法模塊、rgbd-slam算法模塊、rtab-slam算法模塊或lsd-slam算法模塊建模以形成環(huán)境數(shù)據(jù)。

在一個實施例中，首先，所述環(huán)境數(shù)據(jù)共享平臺1按照slam方式來搜集環(huán)境數(shù)據(jù)資料。slam方式的具體實現(xiàn)主要通過激光雷達(dá)單線、多線或攝像頭單目、雙目、單目結(jié)構(gòu)光、雙目結(jié)構(gòu)光、tof這兩種方式來實現(xiàn)。由于本申請中這種建模所得到的環(huán)境數(shù)據(jù)，主要適用于無人機(jī)在室內(nèi)飛行中的避障參考使用，所以對于建模精度和算法要求沒有那么高，并且當(dāng)前較為成熟的應(yīng)用于無人機(jī)上的視覺避障手段，主要還是基于雙目視覺的攝像頭來實現(xiàn)的，比如在無人飛行器的前方和下方各設(shè)置有一對雙目視覺的深度攝像頭。由于具體的算法本身和數(shù)據(jù)格式的選取并非本申請的重點，在本申請方案中不再贅述，比較知名的算法，比如ptam、monoslam、orb-slam、rgbd-slam、rtab-slam、lsd-slam等等，均可適當(dāng)?shù)氖褂糜诒旧暾埛桨福诖藢λ惴ū旧硪膊蛔龈嘣敿?xì)陳述。

在本發(fā)明所述的共享環(huán)境數(shù)據(jù)的無人飛行器定位方法優(yōu)選地是，在第一步驟s1中，環(huán)境數(shù)據(jù)共享平臺1通過攝像頭采集地面紋理信息作為環(huán)境數(shù)據(jù)。

在本發(fā)明所述的共享環(huán)境數(shù)據(jù)的無人飛行器定位方法優(yōu)選地是，在第一步驟s1中，所述環(huán)境數(shù)據(jù)包括環(huán)境數(shù)據(jù)采集的場所名稱、環(huán)境數(shù)據(jù)采集的朝向、環(huán)境數(shù)據(jù)的采集方式、環(huán)境數(shù)據(jù)的類型和/或環(huán)境數(shù)據(jù)的處理格式，其中，所述環(huán)境數(shù)據(jù)的類型包括地面紋理地圖和slam建立的三維地圖。

在本發(fā)明所述的共享環(huán)境數(shù)據(jù)的無人飛行器定位方法優(yōu)選地是，在第一步驟s1，環(huán)境數(shù)據(jù)共享平臺1為云端服務(wù)器，無人飛行器2無線通信連接所述環(huán)境數(shù)據(jù)共享平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。環(huán)境數(shù)據(jù)共享平臺1是云端服務(wù)器或一個服務(wù)器集群，有很多服務(wù)器，和通用的計算機(jī)架構(gòu)類似，環(huán)境數(shù)據(jù)共享平臺1的構(gòu)成包括處理器、硬盤、內(nèi)存、系統(tǒng)總線等。環(huán)境數(shù)據(jù)共享平臺1能夠提供簡單高效、安全可靠、處理能力可彈性伸縮的計算服務(wù)。環(huán)境數(shù)據(jù)共享平臺1的處理器還可以包括：cpu，ram內(nèi)存，操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件，負(fù)責(zé)多任務(wù)調(diào)度，包括無線通信功能、存儲器讀寫和數(shù)據(jù)處理等等。環(huán)境數(shù)據(jù)共享平臺1的硬盤或存儲器可包括可快速讀寫的sdd硬盤以及可插入sd卡的移動讀寫裝置，主要用于存儲無人飛行器的環(huán)境數(shù)據(jù)。

在本發(fā)明所述的共享環(huán)境數(shù)據(jù)的無人飛行器定位方法優(yōu)選地是，在第二步驟s2中，無人飛行器2設(shè)有雙目攝像頭，所述無人飛行器2基于所述環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行雙目視覺定位。

在本發(fā)明所述的共享環(huán)境數(shù)據(jù)的無人飛行器定位方法優(yōu)選地是，在第二步驟s2中，無人飛行器2基于環(huán)境數(shù)據(jù)采集的場所名稱、環(huán)境數(shù)據(jù)采集的朝向、環(huán)境數(shù)據(jù)的采集方式、環(huán)境數(shù)據(jù)的類型、環(huán)境數(shù)據(jù)的內(nèi)容和/或環(huán)境數(shù)據(jù)的處理格式搜索和下載環(huán)境數(shù)據(jù)，所述環(huán)境數(shù)據(jù)是二維地圖或三維地圖。

在本發(fā)明所述的共享環(huán)境數(shù)據(jù)的無人飛行器定位方法優(yōu)選地是，在第三步驟s3中，無人飛行器2采集到的環(huán)境數(shù)據(jù)實時或延遲上傳到環(huán)境數(shù)據(jù)共享平臺1。

為了進(jìn)一步說明本發(fā)明的共享環(huán)境數(shù)據(jù)的無人飛行器定位方法，下面舉例說明。

實施例1

為了說明的便利，先對一個較簡單的實施方式進(jìn)行說明如下：

前述雖然是以slam方式為例來說明了環(huán)境數(shù)據(jù)共享平臺1，但是由于slam方式對于無人飛行器2的數(shù)據(jù)運(yùn)算和處理能力要求較高，所以更多的應(yīng)用于性能較強(qiáng)的無人飛行器。對于某些更加便攜和傻瓜化的自拍型無人飛行器，其實也可以采用數(shù)據(jù)量更低的室內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)共享模式，比如利用自拍型無人飛行器上設(shè)置的朝向某個特定方向的單攝像頭，來采集對應(yīng)數(shù)據(jù)，從而建立該室內(nèi)環(huán)境的對應(yīng)環(huán)境數(shù)據(jù)。舉例來說，該特定方向是朝向正下方，那么無人飛行器實際上能夠獲得整個室內(nèi)環(huán)境的地面紋理環(huán)境數(shù)據(jù)。對于某些特定的室內(nèi)場合而言，其地面紋理具有較為明顯的標(biāo)識度，一臺無人飛行器只要能夠通過共享平臺獲得了該特定室內(nèi)場合的地面紋理，就像是獲得了完備的地圖數(shù)據(jù)一樣，能夠可靠的在該室內(nèi)場合可靠的飛行。

更具體的說，某商場室內(nèi)鋪設(shè)了地磚，該復(fù)數(shù)地磚構(gòu)成了獨特的不重樣紋理，本申請所述的環(huán)境數(shù)據(jù)共享平臺獲得從高度為2米左右的水平向下垂直俯拍得到的地面紋理全圖，并且伴隨該全圖還標(biāo)識有對應(yīng)的飛行安全區(qū)域，該數(shù)據(jù)構(gòu)成了該特定場合，也就是商場的環(huán)境數(shù)據(jù)。

一臺自拍型無人飛行器a，只要下載了上述數(shù)據(jù)，通過俯拍攝像頭得到的拍攝數(shù)據(jù)，就能夠通過該地面紋理全圖迅速了解自身當(dāng)前處于商場室內(nèi)的哪個位置，并且通過圖形的大小對比，還能輔助判斷無人飛行器的飛行高度。由于確定了當(dāng)前無人機(jī)的飛行位置和高度，通過該地面紋理全圖所對應(yīng)的飛行安全區(qū)域標(biāo)注，該無人飛行器還能可靠的避開商場室內(nèi)的障礙物。上述全部過程僅需要從所述共享平臺獲得對應(yīng)的環(huán)境資料即可輕易實現(xiàn)，并且可靠性極高。

實施例2

對于更為復(fù)雜的slam情況而言，下面以在無人飛行器的前方和下方各設(shè)置有一對雙目視覺的深度攝像頭的視覺識別定位方案為例進(jìn)行說明。

由于通過一對雙目視覺的深度攝像頭獲得了景深，所以當(dāng)前的這種無人飛行器實際上能夠在設(shè)置有攝像頭的前向和下向，實現(xiàn)視覺避障，讓無人飛行器躲開這個方向上的障礙物。但是由于這些數(shù)據(jù)是即時獲得即時處理即時判斷是否存在障礙物，而不做歷史數(shù)據(jù)的積累，所以數(shù)據(jù)采集的結(jié)果不能通過反復(fù)積累而提升使用效率。本申請方案中，對深度攝像頭所連續(xù)采集到的視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行連續(xù)儲存，并且經(jīng)由上述任意slam算法，將該前向攝像頭和下向攝像頭所拍攝到的數(shù)據(jù)處理轉(zhuǎn)換成對應(yīng)格式的，能夠反映周圍物理模型的環(huán)境數(shù)據(jù)，從而能夠得到與實際室內(nèi)環(huán)境對應(yīng)的簡略的三維模型坐標(biāo)。

對于數(shù)據(jù)要求比較簡單的情況，可以將前向攝像頭獲得的數(shù)據(jù)和下向攝像頭獲得的數(shù)據(jù)分別按照slam算法進(jìn)行處理，得到不同的環(huán)境數(shù)據(jù)以供具有同樣前向攝像頭和下向攝像頭的飛行器來利用。對于另一臺僅由前向攝像頭的無人飛行器來說，雖然與當(dāng)前采集數(shù)據(jù)的無人飛行器在攝像頭配置上不同，但是只要僅從該數(shù)據(jù)共享平臺上下載與前向攝像頭對應(yīng)的環(huán)境數(shù)據(jù)，同樣能夠充分利用該環(huán)境數(shù)據(jù)，在無需重新進(jìn)行學(xué)習(xí)的情況下，就能提高對某個實際環(huán)境的認(rèn)識。

對于數(shù)據(jù)處理能力更高的情況而言，也可以基于多組攝像頭構(gòu)成的攝像頭套件，來建立針對某個室內(nèi)環(huán)境的較為完善的三維物理模型，在這種情況下，相當(dāng)于形成了一個基于某個特定室內(nèi)環(huán)境的三維地圖。另一臺能夠支持該對應(yīng)slam算法的無人飛行器，只要下載了該三維地圖數(shù)據(jù)，就能基于該數(shù)據(jù)，按圖索驥的進(jìn)行飛行，進(jìn)一步提高了飛行的可靠性。

按照如上所述的數(shù)據(jù)共享平臺的建設(shè)中，需要針對不同的室內(nèi)環(huán)境設(shè)置對應(yīng)的記錄數(shù)據(jù)，該記錄數(shù)據(jù)除了包括對應(yīng)的環(huán)境數(shù)據(jù)之外，一般還需要標(biāo)注該室內(nèi)環(huán)境的名稱、該室內(nèi)環(huán)境的地圖類型比如上述的紋理地圖、某特定朝向的雙目視覺攝像頭采集的數(shù)據(jù)、按照某個格式的slam算法建立的三維地圖模型等。

實施例3

如果基于某個特定飛行器自身在用戶的飛行使用過程中去采集對應(yīng)的環(huán)境數(shù)據(jù)，并通過不斷改進(jìn)環(huán)境數(shù)據(jù)來提高飛行器在室內(nèi)飛行的定位效果，那么這種方案從商業(yè)上來講是不現(xiàn)實的，因為效果不好，而且付出的代價也比較高。

本申請強(qiáng)調(diào)，通過海量的不同用戶的單獨使用行為來前期大量的積累不同場所的環(huán)境數(shù)據(jù)。

在最開始的時候，可能需要通過平臺運(yùn)營者，主動使用無人飛行器去主動在一些常用的室內(nèi)飛行場地去主動搜集環(huán)境數(shù)據(jù)，但是更重要的是通過各種方式鼓勵用戶去在不同的室內(nèi)飛行場所飛行，并嘗試收集這些用戶所產(chǎn)生的，可能被浪費或者忽視掉的歷史環(huán)境數(shù)據(jù)。

隨著環(huán)境數(shù)據(jù)在不同場所的不斷積累，數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性將越來越高。并且隨著用戶使用頻率的增加，該環(huán)境數(shù)據(jù)與實際環(huán)境的實際匹配程度也將越來越快。

并且，本申請不僅限于室內(nèi)環(huán)境，實際上對于那些gps信號不好，難于獲得可靠定位的環(huán)境而言，本申請同樣適用。

一種典型的場所就是城市內(nèi)摩天高樓林立的環(huán)境下，在高樓中的某個環(huán)境，此時由于周圍建筑物和金屬物的干擾，尤其城市內(nèi)還往往存在大量的電磁干擾，此時gps信號是不可靠的。那么基于本申請方案，只要無人飛行器能夠獲得該對應(yīng)場合的環(huán)境數(shù)據(jù)，無人飛行器就能夠在不依賴于gps這種常規(guī)定位方式的情況下，可靠的通過視覺定位來完成自身定位和導(dǎo)航任務(wù)。

實施例4

本部分對于數(shù)據(jù)共享平臺中的環(huán)境數(shù)據(jù)的名稱的劃分和歸類進(jìn)行進(jìn)一步說明。

對于某些特定場合而言，可以通過其名稱來定義，比如某個室內(nèi)公園、某個室內(nèi)廣場，當(dāng)然也可以是室外環(huán)境，比如香港迪士尼樂園。

此時，無人飛行器在使用時，只要通過用戶指定對應(yīng)的場所名稱，來匹配下載該對應(yīng)地點的環(huán)境數(shù)據(jù)，從而讓無人飛行器在實際飛行中獲得參考數(shù)據(jù)。

當(dāng)然，該特定場合的數(shù)據(jù)匹配也可以是自動的。

對于能夠獲得gps坐標(biāo)的場合而言，無人飛行器在啟動后，通過gps判斷出當(dāng)前所在位置，然后去共享平臺查詢是否存在與該坐標(biāo)對應(yīng)的環(huán)境數(shù)據(jù)，如果存在則請求分享該環(huán)境數(shù)據(jù)。

另外，由于無人飛行器在使用時，也會不斷搜集對應(yīng)的環(huán)境數(shù)據(jù)信息，以本申請的第一實施例為例，當(dāng)一臺無人飛行器不斷掃描地面紋理的時候，發(fā)現(xiàn)該地面紋理與數(shù)據(jù)平臺中的某個特定地點的環(huán)境數(shù)據(jù)匹配的時候，也可以自動下載并對應(yīng)該特定地點的環(huán)境數(shù)據(jù)，來提升該無人飛行器的飛行穩(wěn)定性。

當(dāng)然在上述示例中，由于某些特定場合在某些局部的紋理或者某些局部的三維地圖可能存在雷同的情形，上述這種自動對應(yīng)某個特定場合的環(huán)境數(shù)據(jù)信息的操作，也可以向用戶發(fā)出一個確認(rèn)信息，在用戶確認(rèn)之后，在予以使用。

實施例5

該共享平臺可以建立在云端，由各個無人飛行器通過無線通信或者其他通信方式來與該平臺進(jìn)行連接，并完成數(shù)據(jù)分享。

當(dāng)然，該共享平臺的數(shù)據(jù)也可以定時打包分享到無人飛行器本體上的記憶單元，此時無人飛行器本體即可完成數(shù)據(jù)利用。該場合下，對于數(shù)據(jù)量不大的情況，尤為適合。比如用戶明確即將攜帶無人飛行器赴香港游玩，則該無人飛行器在進(jìn)入香港地域后，在開機(jī)條件下，通過gps判斷出處于香港，則在閑時利用網(wǎng)絡(luò)下載香港所在的所有已知環(huán)境數(shù)據(jù)到無人飛行器本體。當(dāng)用戶在香港的任意一個特定場合使用該飛行器的時候，該飛行器可以通過本體中的數(shù)據(jù)來匹配環(huán)境數(shù)據(jù)。當(dāng)用戶攜帶無人飛行器離開香港奔赴下一目的地時，該無人飛行器可重新下載新地點的對應(yīng)數(shù)據(jù)包，并且可選擇的刪除或者保留香港的對應(yīng)數(shù)據(jù)包。

實施例6

鑒于雙目視覺的無人飛行器在飛行時采集的數(shù)據(jù)量較大，對于某些航拍無人機(jī)來說，本身完成實施航拍影像圖傳的時候，所需要占用的通信信道資源就很多，所以，對于這種采集到的環(huán)境數(shù)據(jù)的上傳過程，也可以延遲到閑時實施。比如在無人飛行器的通信信道閑置，并沒有被航拍數(shù)據(jù)所占用的時候；再如，在無人飛行器并未起飛，但是處于開機(jī)狀態(tài)的時候等等。當(dāng)然，對于通信信道資源足夠支撐的情況下，也可以即時上傳對應(yīng)的環(huán)境數(shù)據(jù)。

圖2是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的無人飛行器的定位系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，一種實施所述的共享環(huán)境數(shù)據(jù)的無人飛行器定位方法的定位系統(tǒng)包括收集并共享環(huán)境數(shù)據(jù)的環(huán)境數(shù)據(jù)共享平臺1和無人飛行器2，所述環(huán)境數(shù)據(jù)共享平臺1包括存儲有環(huán)境數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫的存儲設(shè)備3和訪問所述數(shù)據(jù)庫的通信端口4，所述通信端口4經(jīng)由無線通信連接所述無人飛行器2，所述無人飛行器2包括接收環(huán)境數(shù)據(jù)的通信設(shè)備5、處理環(huán)境數(shù)據(jù)的處理器6和用于視覺定位的攝像頭和/或激光雷達(dá)7，所述無人飛行器2基于所述環(huán)境數(shù)據(jù)利用所述攝像頭和/或激光雷達(dá)7進(jìn)行視覺定位，所述無人飛行器2將飛行中采集的環(huán)境數(shù)據(jù)經(jīng)由所述通信設(shè)備5上傳所述環(huán)境數(shù)據(jù)共享平臺1。

在一個實施例中，處理器6包括通用處理器、數(shù)字信號處理器、專用集成電路asic，現(xiàn)場可編程門陣列fpga、模擬電路、數(shù)字電路、及其組合、或其他已知或以后開發(fā)的處理器。存儲設(shè)備3包括一個或多個只讀存儲器rom、隨機(jī)存取存儲器ram、快閃存儲器、電子可擦除可編程只讀存儲器eeprom或其它類型的存儲器。

在一個實施例中，無人飛行器包括接收環(huán)境數(shù)據(jù)的通信設(shè)備5、處理環(huán)境數(shù)據(jù)的處理器6和用于視覺定位的攝像頭和/或激光雷達(dá)7、輸入輸出界面、功能設(shè)備、動力單元以及其他。各元件相互之間直接或間接地電性連接，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸或交互。所述處理器6在接收到執(zhí)行指令后，執(zhí)行所述可執(zhí)行的軟件功能模塊包括的程序，本發(fā)明實施例任一實施例揭示的無人飛行器所執(zhí)行的方法可以應(yīng)用于處理器中，或者由處理器實現(xiàn)。

其中，存儲器用于存儲所述無人飛行器的環(huán)境數(shù)據(jù)。所述存儲器可以是所述無人飛行器的內(nèi)部存儲器，也可為可移除的存儲器，存儲器可以是，但不限于，隨機(jī)存取存儲器(randomaccessmemory，ram)，只讀存儲器(readonlymemory，rom)，可編程只讀存儲器(programmableread-onlymemory，prom)，可擦除只讀存儲器(erasableprogrammableread-onlymemory，eprom)，電可擦除只讀存儲器(electricerasableprogrammableread-onlymemory，eeprom)等。其中，存儲器可用于存儲程序。

處理器可能是一種集成電路芯片，具有信號的處理能力。上述的處理器可以是通用處理器，包括中央處理器(centralprocessingunit，簡稱cpu)、網(wǎng)絡(luò)處理器103(networkprocessor，簡稱np)等；還可以是數(shù)字信號處理器(dsp)、專用集成電路(asic)、現(xiàn)成可編程門陣列(fpga)或者其他可編程邏輯器件、分立門或者晶體管邏輯器件、分立硬件組件?？梢詫崿F(xiàn)或者執(zhí)行本發(fā)明實施例中的公開的各方法、步驟及邏輯框圖。通用處理器可以是微處理器或者該處理器也可以是任何常規(guī)的處理器等。

在一個實施例中，無線訪問通過通信設(shè)備5建立，所述通信設(shè)備5至少包括具有不同優(yōu)選級的無線局域網(wǎng)通信設(shè)備、移動通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、平流層通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備中的一個，所述通信設(shè)備5建立無人飛行器2和環(huán)境數(shù)據(jù)共享平臺1之間的無線通信鏈路。其中，移動通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備主要由2g/3g/4g無線通信芯片組構(gòu)成。無線局域網(wǎng)通信設(shè)備可以是藍(lán)牙、zigbee或wi-fi模塊中的一個，無線局域網(wǎng)通信設(shè)備可通過2.4ghz通信頻率建立短距離通信，在室內(nèi)或低速移動的室外環(huán)境會優(yōu)選該通信設(shè)備建立無人飛行器2和環(huán)境數(shù)據(jù)共享平臺1之間的通信連接。平流層通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備一般用充氦飛艇、氣球作為安置轉(zhuǎn)發(fā)站的平臺，平臺高度距地面17km～22km，無人飛行器在大范圍野外飛行時，可以優(yōu)選平流層通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備建立無人飛行器2和環(huán)境數(shù)據(jù)共享平臺1之間的通信連接。衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備利用衛(wèi)星通信信道建立無人飛行器2和環(huán)境數(shù)據(jù)共享平臺1之間的通信連接，一般是在無其他可用無線通信網(wǎng)絡(luò)的情況下，會使用衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備作為應(yīng)急通信。

在一個實施例中，依據(jù)無線網(wǎng)絡(luò)成本或無線網(wǎng)絡(luò)接入速度，選擇無線傳輸網(wǎng)絡(luò)，本申請設(shè)計以下為優(yōu)先級方案，wi-fi網(wǎng)絡(luò)：優(yōu)先級為0；4g無線網(wǎng)絡(luò)：優(yōu)先級為1；3g無線網(wǎng)絡(luò)：優(yōu)先級為2；平流層通信網(wǎng)絡(luò)：優(yōu)先級為3；衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)：優(yōu)先級為4；優(yōu)先級別0-4，所選擇無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)先級由高到低，即如果同時存在多種無線信號，且信號強(qiáng)度有效時，無人飛行器會首先選擇wi-fi網(wǎng)絡(luò)作為無線接入網(wǎng)絡(luò)；當(dāng)wi-fi信號強(qiáng)度無效時，無人飛行器會次優(yōu)選擇4g網(wǎng)絡(luò)作為無線接入網(wǎng)絡(luò)；依次類推。

動力單元包括電子調(diào)速器，電機(jī)，旋翼等，其中，所述電子調(diào)速器與電機(jī)電性連接，旋翼安裝在電機(jī)上，該電子調(diào)速器接收處理器發(fā)送的控制信號，控制電機(jī)旋轉(zhuǎn)，從而帶動旋翼的旋轉(zhuǎn)。

圖3是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的無人飛行器的定位系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，一種實施所述的共享環(huán)境數(shù)據(jù)的無人飛行器定位方法的定位系統(tǒng)包括收集并共享環(huán)境數(shù)據(jù)的環(huán)境數(shù)據(jù)共享平臺1和無人飛行器2，所述環(huán)境數(shù)據(jù)共享平臺1包括存儲有環(huán)境數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫的存儲設(shè)備3和訪問所述數(shù)據(jù)庫的通信端口4，所述通信端口4經(jīng)由無線通信連接所述無人飛行器2，所述無人飛行器2包括接收環(huán)境數(shù)據(jù)的通信設(shè)備5、處理環(huán)境數(shù)據(jù)的處理器6和用于視覺定位的攝像頭和/或激光雷達(dá)7。進(jìn)一步地，所述無人飛行器2基于所述環(huán)境數(shù)據(jù)利用所述攝像頭和/或激光雷7達(dá)進(jìn)行視覺定位，所述無人飛行器2將飛行中采集的環(huán)境數(shù)據(jù)經(jīng)由所述通信設(shè)備5上傳所述環(huán)境數(shù)據(jù)共享平臺1，所述環(huán)境數(shù)據(jù)共享平臺1設(shè)有用于采集環(huán)境信息的激光雷達(dá)和/或攝像頭和用于并發(fā)建圖與定位slam以形成環(huán)境數(shù)據(jù)的slam模塊8，其中，所述激光雷達(dá)包括單線激光雷達(dá)或多線激光雷達(dá)，所述攝像頭包括單目深度攝像頭、雙目深度攝像頭、單目結(jié)構(gòu)光深度攝像頭、雙目結(jié)構(gòu)光深度攝像頭或toftimeofflight深度攝像頭；所述slam模塊8包括ptam算法模塊、monoslam算法模塊、orb-slam算法模塊、rgbd-slam算法模塊、rtab-slam算法模塊或lsd-slam算法模塊。

在一個實施例中，單目結(jié)構(gòu)光深度攝像頭具有激光投射器、光學(xué)衍射元件doe、紅外攝像頭三大核心器件。

在一個實施例中，tof(timeofflight)深度攝像頭通過傳感器發(fā)出經(jīng)調(diào)制的近紅外光，遇物體后反射，傳感器通過計算光線發(fā)射和反射時間差或相位差，來換算被拍攝景物的距離，以產(chǎn)生深度信息。

在一個實施例中，orb-slam算法模塊可以實時運(yùn)行，適用于各種場合，室內(nèi)的或者室外的，大場景或小場景。系統(tǒng)具有很強(qiáng)的魯棒性，可以很好地處理劇烈運(yùn)動圖像、可以有比較大的余地自由處理閉環(huán)控制、重定位、甚至全自動位置初始化。

在一個實施例中，rgbd-slam算法模塊提取獲取的深度圖的每幀圖像特征點，利用相鄰幀圖像，進(jìn)行特征點匹配，然后利用ransac去除大噪聲，然后進(jìn)行匹配，得到一個pose信息位置和姿態(tài)，同時可以利用imu提供的姿態(tài)信息進(jìn)行濾波融合，利用濾波理論ekf、ukf、pf、或者優(yōu)化理論toro、g2o進(jìn)行樹或者圖的優(yōu)化，最終得到最優(yōu)的位姿估計。

本發(fā)明中，.一種用于所述的定位系統(tǒng)的環(huán)境數(shù)據(jù)共享平臺為云端服務(wù)器，服務(wù)器包括處理器、存儲有環(huán)境數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫的硬盤、內(nèi)存、總線和用于與無人飛行器數(shù)據(jù)交互的通信端口。

本發(fā)明中，一種實施所述的定位方法的無人飛行器包括接收環(huán)境數(shù)據(jù)的通信設(shè)備5、處理環(huán)境數(shù)據(jù)的處理器6和用于視覺定位的攝像頭和/或激光雷達(dá)7，攝像頭和/或激光雷達(dá)7發(fā)送當(dāng)前位置到所述處理器6，所述處理器6基于當(dāng)前位置經(jīng)由所述通信設(shè)備5連接所述定位系統(tǒng)獲得相應(yīng)環(huán)境數(shù)據(jù)，所述無人飛行器基于所述環(huán)境數(shù)據(jù)利用所述攝像頭和/或激光雷達(dá)7進(jìn)行視覺定位。

本發(fā)明中，一種用于所述的定位系統(tǒng)的無人飛行器包括接收環(huán)境數(shù)據(jù)的通信設(shè)備5和用于視覺定位的攝像頭和/或激光雷達(dá)7，采集環(huán)境數(shù)據(jù)的攝像頭和/或激光雷達(dá)7經(jīng)由所述通信設(shè)備5連接所述定位系統(tǒng)以上傳環(huán)境數(shù)據(jù)。

盡管以上結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施方案進(jìn)行了描述，但本發(fā)明并不局限于上述的具體實施方案和應(yīng)用領(lǐng)域，上述的具體實施方案僅僅是示意性的、指導(dǎo)性的，而不是限制性的。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本說明書的啟示下和在不脫離本發(fā)明權(quán)利要求所保護(hù)的范圍的情況下，還可以做出很多種的形式，這些均屬于本發(fā)明保護(hù)之列。