一種飛行器自動定位方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無人飛行器或無人機的定位技術(shù),更具體地,涉及一種飛行器自動定位方法。
【背景技術(shù)】
[0002]市面上使用的無人飛行器,如航空模型、玩具模型、用于航空拍攝、勘探和抗震救災(zāi)等用于實現(xiàn)飛行導(dǎo)航的方式都是建立于人工操控和GPS導(dǎo)航的方式。GPS導(dǎo)航技術(shù)主要是以安裝在無人飛行器上面的GPS信號接收模塊作為GPS信號接收端,通過其接收到的GPS衛(wèi)星信號,來定位飛行器的位置、飛行速度等信息。
[0003]然而,這些無人機或飛行器定位時,必須依賴于GPS信息。一旦GPS信息發(fā)生錯誤或者無法找到GPS信號或者外部對于通信網(wǎng)絡(luò)的干擾較強,則將出現(xiàn)飛行器作業(yè)失敗,甚至導(dǎo)致飛行器墜毀的危險。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明為了避免外部電磁干擾或GPS信號缺失的問題,提供了一種飛行器自動定位方法,包括:
[0005](I)預(yù)先獲得飛行區(qū)域的參考地理信息和標(biāo)志建筑物信息,并建立二者之間的關(guān)聯(lián);
[0006](2)飛行器采集視頻信息,并識別視頻信息中的建筑物信息;
[0007](3)飛行器采集地理信息;
[0008](4)將建筑物信息、地理信息與所述參考地理信息和標(biāo)志建筑物信息作比較,判斷飛行器的位置。
[0009]進一步地,所述參考地理信息包括等高線信息和地圖信息,所述地圖信息包括具有GPS信息的圖層。
[0010]進一步地,所述標(biāo)志建筑物信息包括標(biāo)志建筑物的GPS坐標(biāo)、等高線信息和標(biāo)志建筑物的360度全景圖像信息。
[0011 ] 進一步地,所述建立二者之間的關(guān)聯(lián)包括:將標(biāo)志建筑物信息中的GPS信息和/或等高線信息與所述參考地理信息中的具有GPS信息的圖層中的GPS信息進行關(guān)聯(lián)。
[0012]進一步地,所述關(guān)聯(lián)為:建立飛行區(qū)域的參考地理信息數(shù)據(jù)庫和標(biāo)志建筑物信息數(shù)據(jù)庫,通過標(biāo)志建筑物信息中的GPS信息和/或等高線信息建立這兩個數(shù)據(jù)庫之間的索引。
[0013]進一步地,所述步驟(2)包括:
[0014]攝像頭定時采集視頻信息;
[0015]對采集到的視頻信息進行分幀處理;
[0016]根據(jù)所述參考地理信息和標(biāo)志建筑物信息之間的關(guān)聯(lián),將各幀圖像與預(yù)先存儲的標(biāo)志建筑物信息進行比對。
[0017]進一步地,所述步驟(3)包括:利用高度計獲得飛行器所在的高度,并確定當(dāng)前飛行器所在位置的登高線信息,和/或利用GPS設(shè)備獲得GPS信息。
[0018]進一步地,所述步驟(3)進一步包括:獲得上一次識別標(biāo)志建筑物到當(dāng)前所度過的時間,通過無人機的速度計量設(shè)備計算飛行器從上次定位到當(dāng)前飛行的距離,以上次定位的位置為圓心、該距離為半徑,查找待比對的標(biāo)志建筑物信息。
[0019]本發(fā)明的有益效果是:降低了飛行器,尤其是無人機在執(zhí)行任務(wù)時對GPS信息的依賴性,提高了飛行器的定位可靠性和抗干擾性。
【附圖說明】
[0020]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的飛行器自動定位方法的流程框圖。
【具體實施方式】
[0021]如圖1所示,根據(jù)本發(fā)明的實施例,飛行器自動定位方法包括如下步驟:
[0022](I)預(yù)先獲得飛行區(qū)域的參考地理信息和標(biāo)志建筑物信息,并建立二者之間的關(guān)聯(lián);
[0023](2)飛行器采集視頻信息,并識別視頻信息中的建筑物信息;
[0024](3)飛行器采集地理信息;
[0025](4)將建筑物信息、地理信息與所述參考地理信息和標(biāo)志建筑物信息作比較,判斷飛行器的位置。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例,所述參考地理信息包括等高線信息和地圖信息,所述地圖信息包括具有GPS信息的圖層。所述標(biāo)志建筑物信息包括標(biāo)志建筑物的GPS坐標(biāo)、等高線信息(或高度信息)和標(biāo)志建筑物的360度全景圖像信息。由于GPS信息會因為無法確定GPS衛(wèi)星而導(dǎo)致定位失敗,因此,本發(fā)明提出了以等高線作為替代進行定位的方案。當(dāng)然,在某些情況下,GPS定位與等高線定位可以同時被采用。
[0027]上述步驟(I)中,所述建立二者之間的關(guān)聯(lián)包括:將標(biāo)志建筑物信息中的GPS信息和/或等高線信息與所述參考地理信息中的具有GPS信息的圖層中的GPS信息進行關(guān)聯(lián)。優(yōu)選地,還包括:將標(biāo)志建筑物信息中的等高線信息(或高度信息)和/或等高線信息與所述參考地理信息中的具有GPS信息的圖層中的GPS信息和等高線信息進行關(guān)聯(lián)。
[0028]進一步地,所述關(guān)聯(lián)為:建立飛行區(qū)域的參考地理信息數(shù)據(jù)庫和標(biāo)志建筑物信息數(shù)據(jù)庫,通過標(biāo)志建筑物信息中的GPS信息和/或等高線信息建立這兩個數(shù)據(jù)庫之間的索弓I。這兩個數(shù)據(jù)庫在建立的過程中可以被設(shè)置作為主鍵,從而提高索引速度。
[0029]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例,所述步驟(2)包括:
[0030]攝像頭定時采集視頻信息;
[0031]對采集到的視頻信息進行分幀處理;
[0032]根據(jù)所述參考地理信息和標(biāo)志建筑物信息之間的關(guān)聯(lián),將各幀圖像與預(yù)先存儲的標(biāo)志建筑物信息進行比對。
[0033]攝像頭可以采用中芯微301P系列芯片的USB攝像頭,加載上攝像頭驅(qū)動即可。具體攝像設(shè)備可根據(jù)攝像要求精度不同選取不同的設(shè)備。例如,還可以選擇720p甚至1SOp分辨率的攝像頭。
[0034]優(yōu)選地,進行步驟(2)的攝像頭控制、分幀和比對等處理的設(shè)備為處理器,例如Samsung公司的S3C2440。S3C2440處理器是Samsung公司基于ARM公司的ARM920T處理器核,S3C2440的主頻為533MHz,內(nèi)核電壓為1.3V,采用16/32位ARM920TRISC核心,提供的接口支持:數(shù)碼攝像頭、TFT/STN液晶屏、USB、HOST/DEVICE, IIS音頻、NAND閃存、SD/MMC/SD1存儲卡以及觸摸屏等。S3C2440是整個系統(tǒng)的核心,既控制設(shè)備的運行,還控制攝像機拍攝,與地面監(jiān)控裝置進行通信。
[0035]采集視頻信息可以始終采集,但優(yōu)選地是定時采集,以減少飛行器對能量的消耗以及進行圖像采集和識別對處理器的占用程度,從而使得控制器能夠?qū)⒏嗟倪\行時分配給飛行器上攜帶的其他設(shè)備,例如監(jiān)控設(shè)備、遙感設(shè)備、遙測設(shè)備、掃描設(shè)備、環(huán)境參數(shù)采集傳感器等等。
[0036]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例,上述步驟(3)包括:飛行器攜帶高度計,利用高度計獲得飛行器所在的高度,并據(jù)此高度確定當(dāng)前飛行器所在位置的登高線信息,和/或利用GPS設(shè)備獲得GPS信息。該等高線信息的確定是將飛行器所在位置處檢測到的高度信息與地理信息數(shù)據(jù)庫中的等高線進行比對。
[0037]當(dāng)通過GPS信息或等高線信息的比對結(jié)束后,飛行器將能夠獲得當(dāng)前位置或其附近的標(biāo)志建筑物的圖像。為了提高飛行器在不同飛行角度時采集到的圖像幀的識別率,標(biāo)志建筑物的圖像為360度全景圖像。這樣,經(jīng)過圖像的濾波、縮放、匹配等處理,所在位置或附近的標(biāo)志性建筑物將被識別出來。
[0038]由于待比對的相同高度的等高線信息也存在非唯一的情況,尤其是飛行區(qū)域較大時這種情況更加普遍,因此,本發(fā)明優(yōu)選的實施例中還采用以下方式獲得當(dāng)前所在位置的等高線:獲得上一次識別標(biāo)志建筑物到當(dāng)前所度過的時間,通過無人機的速度計量設(shè)備計算飛行器從上次定位到當(dāng)前飛行的距離,以上次定位的位置為圓心、該距離為半徑,查找待比對的標(biāo)志建筑物信息。通過這種方式,結(jié)合上述地理信息數(shù)據(jù)庫中記載的GPS信息計算上次定位以后的位置,將能夠粗略地計算出當(dāng)前位置所在的子區(qū)域,從而縮小與數(shù)據(jù)庫中的等高線比對時所需的范圍,提高比對結(jié)過的準(zhǔn)確度。
[0039]雖然通過實施例描繪了本申請,本領(lǐng)域普通技術(shù)人員知道,本申請有許多變形和變化而不脫離本申請的精神,希望所附的權(quán)利要求包括這些變形和變化而不脫離本申請的精神。
【主權(quán)項】
1.一種飛行器自動定位方法,包括: (1)預(yù)先獲得飛行區(qū)域的參考地理信息和標(biāo)志建筑物信息,并建立二者之間的關(guān)聯(lián); (2)飛行器采集視頻信息,并識別視頻信息中的建筑物信息; (3)飛行器采集地理信息; (4)將建筑物信息、地理信息與所述參考地理信息和標(biāo)志建筑物信息作比較,判斷飛行器的位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的飛行器自動定位方法,其特征在于,所述參考地理信息包括等高線信息和地圖信息,所述地圖信息包括具有GPS信息的圖層。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的飛行器自動定位方法,其特征在于,所述標(biāo)志建筑物信息包括標(biāo)志建筑物的GPS坐標(biāo)、等高線信息和標(biāo)志建筑物的360度全景圖像信息。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的飛行器自動定位方法,其特征在于,所述建立二者之間的關(guān)聯(lián)包括:將標(biāo)志建筑物信息中的GPS信息和/或等高線信息與所述參考地理信息中的具有GPS信息的圖層中的GPS信息進行關(guān)聯(lián)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3的飛行器自動定位方法,其特征在于,所述關(guān)聯(lián)為:建立飛行區(qū)域的參考地理信息數(shù)據(jù)庫和標(biāo)志建筑物信息數(shù)據(jù)庫,通過標(biāo)志建筑物信息中的GPS信息和/或等高線信息建立這兩個數(shù)據(jù)庫之間的索引。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的飛行器自動定位方法,其特征在于,所述步驟(2)包括: 攝像頭定時米集視頻?目息; 對采集到的視頻信息進行分幀處理; 根據(jù)所述參考地理信息和標(biāo)志建筑物信息之間的關(guān)聯(lián),將各幀圖像與預(yù)先存儲的標(biāo)志建筑物信息進行比對。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的飛行器自動定位方法,其特征在于,所述步驟(3)包括:利用高度計獲得飛行器所在的高度,并確定當(dāng)前飛行器所在位置的登高線信息,和/或利用GPS設(shè)備獲得GPS信息。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的飛行器自動定位方法,其特征在于,所述步驟(3)進一步包括:獲得上一次識別標(biāo)志建筑物到當(dāng)前所度過的時間,通過無人機的速度計量設(shè)備計算飛行器從上次定位到當(dāng)前飛行的距離,以上次定位的位置為圓心、該距離為半徑,查找待比對的標(biāo)志建筑物信息。
【專利摘要】本發(fā)明為了避免外部電磁干擾或GPS信號缺失的問題,提供了一種飛行器自動定位方法,包括:(1)預(yù)先獲得飛行區(qū)域的參考地理信息和標(biāo)志建筑物信息,并建立二者之間的關(guān)聯(lián);(2)飛行器采集視頻信息,并識別視頻信息中的建筑物信息;(3)飛行器采集地理信息;(4)將建筑物信息、地理信息與所述參考地理信息和標(biāo)志建筑物信息作比較,判斷飛行器的位置。本發(fā)明降低了飛行器,尤其是無人機在執(zhí)行任務(wù)時對GPS信息的依賴性,提高了飛行器的定位可靠性和抗干擾性。
【IPC分類】G01C21-00
【公開號】CN104713548
【申請?zhí)枴緾N201510145373
【發(fā)明人】仇殿辰
【申請人】成都好飛機器人科技有限公司
【公開日】2015年6月17日
【申請日】2015年3月30日