一种基于图像识别和激光测距融合的无人机航线纠偏方法与流程

1.本发明涉及无人机技术领域，具体为一种基于图像识别和激光测距融合的无人机航线纠偏方法。


背景技术：

2.随着科技的发展，无人机在军事和民用方面都得到广泛的应用。而无人机的发射和回收阶段是无人机在整个飞行过程中的关键阶段，对发射、回收阶段有效安全地控制是无人机控制的关键内容之一，无人机是无人驾驶飞机简称为uav，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置的不载人飞机，包括无人直升机、固定翼机、多旋翼飞行器、无人飞艇、无人伞翼机。
3.传统的无人机在无网络信号覆盖地区的高精度三维坐标定位往往只能依赖gps/beidou和气压计来实现，部分制约了无人机在一些场景的应用，因此，本发明提供了一种基于图像识别和激光测距融合的无人机航线纠偏方法。


技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于图像识别和激光测距融合的无人机航线纠偏方法，解决了无人机在无网络信号覆盖地区的高精度三维坐标定位往往只能依赖gps/beidou和气压计来实现，部分制约了无人机在一些场景的应用的问题。
5.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种基于图像识别和激光测距融合的无人机航线纠偏方法，包括以下步骤；
6.步骤一、对需要进行纠偏的无人机进行不同距离进行拍照识别；
7.步骤二、进行对纠偏的无人机进行拍照，将数据进行多次的进行测量；
8.步骤三、对使用图像识别技术对需要识别的物体进行识别，再通过图像识别技术进行实时识别特定标记物坐标；
9.步骤四、当对无人机进行纠偏的时候，识别到的位置不论是已知与未知的位置都可以进行测算；
10.步骤五、通过无人机上面的云台相机进行实现航线纠偏。
11.优选的，所述步骤一还包括以下步骤，无人机要围绕制定的范围进行不同角度的拍照，无人机在不同的距离进行拍照，假设无人机的航线的位置为位置2-》位置3-》位置4，但在位置2的时候由于定位精度较差，发生偏移，通过图像识别+单点激光测距数据加上惯导组合的数据，可以反向计算出无人机和红色星星的相对位置，对比预设航线，把误差纠正到航线上，让无人机回到正确位置2，然后继续飞行来实现纠偏航线的目的。
12.优选的，所述步骤二还包括以下步骤，对目标物体进行拍照时，会将相机光学变焦倍率提高，达到放大拍照的目的，在这个过程会一直对目标进行测距，当测距数值与预期结果有比较大的误差时，需要让相机围绕目标周围进行多次重复测距来避免激光穿过目标空洞导致测距数值不准。
13.优选的，所述步骤二还包括以下步骤，当进行对多次测距结果进行复核，正常情况下应该数值结果较为一致，且与航线预期计算结果较为一致，那么该数据便可用于航线纠偏，但当误差较大时，或者结果较为不一致时，应该放弃本次的纠偏结果以避免错误的纠偏结果导致飞行安全有问题。
14.优选的，所述步骤三还包括以下步骤，通过利用无人机云台实时瞄准该标记物，此时通过单点激光测距仪对标记物进行测距，同时根据激光发射器的发射方向的方向角以及俯仰角反向计算无人机当前位置坐标。
15.优选的，由于激光测距只能对单个点的地方进行测距，此时需要控制无人机激光发射器微调角度在标记物周围多个点进行测量获得较为可靠的距离值。
16.优选的，所述步骤四还包括以下步骤，当进行假设特定标记物高精度坐标是已知的，便可以推算无人机当前位置坐标信息，或者不清楚特定标记物高精度坐标情况下，无人机也可以通过上述方法获取到无人机距离特定标记物相对的高精度位置信息。
17.优选的，所述步骤五还包括以下步骤，所述云台相机内置单点激光测距以及惯导组合，通过实时图像识别以及特定时候的激光测距来实现实时航线纠偏的目的。
18.优选的，所述无人机的上表面设置有云台相机，所述云台相机的内部设置有摄像镜头，所述摄像镜头的下方设置有激光测距，所述激光测距设置在云台相机的内部。
19.本发明提供了一种基于图像识别和激光测距融合的无人机航线纠偏方法。具备以下有益效果：
20.1、本发明通过单点激光测距具备有效率高、成本低的特点，在无网络地区，甚至无gps/北斗信号覆盖情况下/地下均可以利用本法实现航线纠偏的目的，可以将无人机在无网络地区的定位精度提高到亚米级，比原来单纯依赖gps的几米误差，尤其在高度方面的误差进行纠偏，大幅扩展了无人机在无网络地区的应用。
21.2、本发明通过已知的特定标记物坐标，利用图像识别和较低成本的单点激光测距的方法，反向纠正无人机当前位置信息，无人机利用gps/beidou、气压计、惯导，以及图像激光融合的计算结果来实现无人机高精度定位的问题。
附图说明
22.图1为本发明的云台相机示意图；
23.图2为本发明的纠偏路径示意图；
24.其中，1、摄像镜头；2、激光测距；3、云台相机。
具体实施方式
25.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
26.实施例：
27.如图1-2所示，本发明实施例提供一种基于图像识别和激光测距融合的无人机航线纠偏方法，包括以下步骤；
28.步骤一、对需要进行纠偏的无人机进行不同距离进行拍照识别；
29.步骤二、进行对纠偏的无人机进行拍照，将数据进行多次的进行测量；
30.步骤三、对使用图像识别技术对需要识别的物体进行识别，再通过图像识别技术进行实时识别特定标记物坐标；
31.步骤四、当对无人机进行纠偏的时候，识别到的位置不论是已知与未知的位置都可以进行测算；
32.步骤五、通过无人机上面的云台相机进行实现航线纠偏，通过单点激光测距具备有效率高、成本低的特点，在无网络地区，甚至无gps/北斗信号覆盖情况下/地下均可以利用本法实现航线纠偏的目的，可以将无人机在无网络地区的定位精度提高到亚米级，比原来单纯依赖gps的几米误差，尤其在高度方面的误差进行纠偏，大幅扩展了无人机在无网络地区的应用。
33.步骤一还包括以下步骤，无人机要围绕制定的范围进行不同角度的拍照，无人机在不同的距离进行拍照，假设无人机的航线的位置为位置2-》位置3-》位置4，但在位置2的时候由于定位精度较差，发生偏移，通过图像识别+单点激光测距数据加上惯导组合的数据，可以反向计算出无人机和红色星星的相对位置，对比预设航线，把误差纠正到航线上，让无人机回到正确位置2，然后继续飞行来实现纠偏航线的目的。
34.步骤二还包括以下步骤，对目标物体进行拍照时，会将相机光学变焦倍率提高，达到放大拍照的目的，在这个过程会一直对目标进行测距，当测距数值与预期结果有比较大的误差时，需要让相机围绕目标周围进行多次重复测距来避免激光穿过目标空洞导致测距数值不准。
35.步骤二还包括以下步骤，当进行对多次测距结果进行复核，正常情况下应该数值结果较为一致，且与航线预期计算结果较为一致，那么该数据便可用于航线纠偏，但当误差较大时，或者结果较为不一致时，应该放弃本次的纠偏结果以避免错误的纠偏结果导致飞行安全有问题。
36.步骤三还包括以下步骤，通过利用无人机云台实时瞄准该标记物，此时通过单点激光测距仪对标记物进行测距，同时根据激光发射器的发射方向的方向角以及俯仰角反向计算无人机当前位置坐标。
37.由于激光测距只能对单个点的地方进行测距，此时需要控制无人机激光发射器微调角度在标记物周围多个点进行测量获得较为可靠的距离值。
38.步骤四还包括以下步骤，当进行假设特定标记物高精度坐标是已知的，便可以推算无人机当前位置坐标信息，或者不清楚特定标记物高精度坐标情况下，无人机也可以通过上述方法获取到无人机距离特定标记物相对的高精度位置信息。
39.步骤五还包括以下步骤，云台相机内置单点激光测距以及惯导组合，通过实时图像识别以及特定时候的激光测距来实现实时航线纠偏的目的。
40.无人机的上表面设置有云台相机3，云台相机3的内部设置有摄像镜头1，摄像镜头1的下方设置有激光测距2，激光测距2设置在云台相机3的内部。
41.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种基于图像识别和激光测距融合的无人机航线纠偏方法，包括以下步骤；步骤一、对需要进行纠偏的无人机进行不同距离进行拍照识别；步骤二、进行对纠偏的无人机进行拍照，将数据进行多次的进行测量；步骤三、对使用图像识别技术对需要识别的物体进行识别，再通过图像识别技术进行实时识别特定标记物坐标；步骤四、当对无人机进行纠偏的时候，识别到的位置不论是已知与未知的位置都可以进行测算；步骤五、通过无人机上面的云台相机进行实现航线纠偏。2.根据权利要求1所述的一种基于图像识别和激光测距融合的无人机航线纠偏方法，其特征在于：所述步骤一还包括以下步骤，无人机要围绕制定的范围进行不同角度的拍照，无人机在不同的距离进行拍照，假设无人机的航线的位置为位置2->位置3->位置4，但在位置2的时候由于定位精度较差，发生偏移，通过图像识别+单点激光测距数据加上惯导组合的数据，可以反向计算出无人机和红色星星的相对位置，对比预设航线，把误差纠正到航线上，让无人机回到正确位置2，然后继续飞行来实现纠偏航线的目的。3.根据权利要求1所述的一种基于图像识别和激光测距融合的无人机航线纠偏方法，其特征在于：所述步骤二还包括以下步骤，对目标物体进行拍照时，会将相机光学变焦倍率提高，达到放大拍照的目的，在这个过程会一直对目标进行测距，当测距数值与预期结果有比较大的误差时，需要让相机围绕目标周围进行多次重复测距来避免激光穿过目标空洞导致测距数值不准。4.根据权利要求1所述的一种基于图像识别和激光测距融合的无人机航线纠偏方法，其特征在于：所述步骤二还包括以下步骤，当进行对多次测距结果进行复核，正常情况下应该数值结果较为一致，且与航线预期计算结果较为一致，那么该数据便可用于航线纠偏，但当误差较大时，或者结果较为不一致时，应该放弃本次的纠偏结果以避免错误的纠偏结果导致飞行安全有问题。5.根据权利要求1所述的一种基于图像识别和激光测距融合的无人机航线纠偏方法，其特征在于：所述步骤三还包括以下步骤，通过利用无人机云台实时瞄准该标记物，此时通过单点激光测距仪对标记物进行测距，同时根据激光发射器的发射方向的方向角以及俯仰角反向计算无人机当前位置坐标。6.根据权利要求1所述的一种基于图像识别和激光测距融合的无人机航线纠偏方法，其特征在于：由于激光测距只能对单个点的地方进行测距，此时需要控制无人机激光发射器微调角度在标记物周围多个点进行测量获得较为可靠的距离值。7.根据权利要求1所述的一种基于图像识别和激光测距融合的无人机航线纠偏方法，其特征在于：所述步骤四还包括以下步骤，当进行假设特定标记物高精度坐标是已知的，便可以推算无人机当前位置坐标信息，或者不清楚特定标记物高精度坐标情况下，无人机也可以通过上述方法获取到无人机距离特定标记物相对的高精度位置信息。8.根据权利要求1所述的一种基于图像识别和激光测距融合的无人机航线纠偏方法，其特征在于：所述步骤五还包括以下步骤，所述云台相机内置单点激光测距以及惯导组合，通过实时图像识别以及特定时候的激光测距来实现实时航线纠偏的目的。9.根据权利要求1所述的一种基于图像识别和激光测距融合的无人机航线纠偏方法，
其特征在于：所述无人机的上表面设置有云台相机(3)，所述云台相机(3)的内部设置有摄像镜头(1)，所述摄像镜头(1)的下方设置有激光测距(2)，所述激光测距(2)设置在云台相机(3)的内部。

技术总结
本发明提供一种基于图像识别和激光测距融合的无人机航线纠偏方法，涉及无人机技术领域。该基于图像识别和激光测距融合的无人机航线纠偏方法，包括以下步骤；步骤一、对需要进行纠偏的无人机进行不同距离进行拍照识别；步骤二、进行对纠偏的无人机进行拍照，将数据进行多次的进行测量；步骤三、对使用图像识别技术对需要识别的物体进行识别。通过单点激光测距具备有效率高、成本低的特点，在无网络地区，甚至无GPS/北斗信号覆盖情况下/地下均可以利用本法实现航线纠偏的目的，可以将无人机在无网络地区的定位精度提高到亚米级，比原来单纯依赖GPS的几米误差，尤其在高度方面的误差进行纠偏，大幅扩展了无人机在无网络地区的应用。大幅扩展了无人机在无网络地区的应用。大幅扩展了无人机在无网络地区的应用。


技术研发人员：费天羽
受保护的技术使用者：深圳市天巡智飞科技有限公司
技术研发日：2023.03.06
技术公布日：2023/9/22