基于视觉传感器技术的新型无人机及其导航方法与流程

本发明涉及无人机技术领域，具体为基于视觉传感器技术的新型无人机及其导航方法。

背景技术：

无人驾驶飞机是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机，或者由车载计算机完全地或间歇地自主地操作，与有人驾驶飞机相比，无人机往往更适合那些太“愚钝，肮脏或危险”的任务。民用方面，无人机+行业应用，是无人机真正的刚需；目前在航拍、农业、植保、微型自拍、快递运输、灾难救援、观察野生动物、监控传染病、测绘、新闻报道、电力巡检、救灾、影视拍摄、制造浪漫等等领域的应用，大大的拓展了无人机本身的用途，发达国家也在积极扩展行业应用与发展无人机技术，而视觉传感器是整个机器视觉系统信息的直接来源，主要由一个或者两个图形传感器组成，有时还要配以光投射器及其他辅助设备。视觉传感器的主要功能是获取足够的机器视觉系统要处理的最原始图像。

目前，无人机在进行远距离操作时，皆是通过视觉传感器将捕获的画面展现给使用者，为其能够正常操作，当无人机长期处于灰尘严重的工作环境中时，视觉传感器镜片的表面会积蓄大量的灰尘污物，导致视觉传感器的使用效果明显降低，致使捕获的画面模糊，无法为工作人员清晰的了解现场状况，使用效果差，同时，在严寒天气，当雾水滴落在镜片的表面时，会很快凝结成冰，导致视觉传感器在捕获光线时受到阻挡物，实用性低，因此需要对其进行改进。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提供了基于视觉传感器技术的新型无人机及其导航方法，具有自清洁功能和自行干燥功能的优点，解决了现有的视觉传感器在使用的过程中，会因工作环境的原因导致镜片的表面积蓄大量的灰尘污物，影响后续的使用效果，以及在严寒的天气，镜片的表面也会因水滴凝结成冰而形成阻挡物，进一步加大了视觉传感器的捕获光线的能力，实用性低。

本发明提供如下技术方案：基于视觉传感器技术的新型无人机及其导航方法，包括无人机本体，所述无人机本体的底部安装有安装壳体，所述安装壳体的正面安装有镜片，所述镜片外侧处的安装壳体表面开设有凹槽，所述凹槽的内侧开设有内槽，所述内槽的内部设置有电热丝，所述无人机本体的内部开设有安装槽，所述安装槽的内部安装有电动伸缩杆，所述电动伸缩杆的输出端安装有驱动电机，所述驱动电机的输出端安装有清洁机构，所述清洁机构的组成包括清洁布、安装板和填充海绵体。

优选的，所述无人机本体的内部设置有储剂箱，所述储剂箱的内部设置有水泵，所述镜片处的安装壳体表面设置有引流孔。

优选的，所述水泵的输出端通过连接管道与引流孔连接。

优选的，所述清洁布的内部套设有安装板和填充海绵体，所述驱动电机的输出端与安装板连接。

优选的，所述镜片的侧边设置在凹槽的内部，且镜片与凹槽内壁之间设置有环状止水条。

优选的，所述清洁机构设置在镜片对称位置处的正上方。

基于视觉传感器技术的新型无人机的导航方法，该导航方法包括以下步骤：

s1:持续接收卫星导航信号，惯性测量单元imu数据，以及视觉导航定位信息；

s2:判断当前时刻的卫星导航信号接收状态是否为有效状态；

s3:当当前时刻的卫星导航信号接收状态为有效状态时，通过第一导航模式进行导航；第一导航模式为卫星导航信号与imu数据组合导航模式；

s4:当当前时刻的卫星导航信号接收状态为无效状态时，通过第二导航模式进行导航；第二导航模式为：基于视觉导航定位信息进行定位的视觉导航模式；无效状态包括：卫星导航信号丢失或卫星导航信号受到干扰。

优选的，所述视觉导航定位信息中至少包括：环境特征信息和点云信息；环境特征信息中记录有：摄像设备拍摄的视频关键帧中的多个特征点；点云信息中记录有：摄像设备不同的角度和距离信息；点云信息基于多个特征点计算得到，或者，通过主动成像设备采集得到。

与现有技术对比，本发明具备以下有益效果：

1、该基于视觉传感器技术的新型无人机及其导航方法，通过设置电动伸缩杆、驱动电机和清洁机构，使得本发明具有自清洁功能，有效保证镜片表面的整洁度，提高使用效果，在使用时，可使电动伸缩杆在运行时带动驱动电机实现升降，而当驱动电机处于镜片同一水平位置时，可使驱动电机在运行时带动清洁机构进行转动，便于将镜片表面的灰尘等污物清除，同时，水泵在运行时，可通过连接管道将储剂箱内部的防雾剂抽出，并通过引流孔喷洒在镜片的表面，提高镜片的防雾特性。

2、该基于视觉传感器技术的新型无人机及其导航方法，通过设置电热丝，使得本发明具有自行干燥功能，有效避免严寒天气镜片表面因水滴凝结成冰而影响使用效果的现象发生，进而提高其功能性，在使用时，电热丝在运行时实现加热，而镜片的侧边处于凹槽的内部，进而实现间接加热，有效提高其表面的温度，避免严寒天气出现水滴凝结成冰的现象发生。

附图说明

图1为本发明无人机局部结构示意图；

图2为本发明主视图清洁机构示意图；

图3为本发明安装壳体正面示意图；

图4为本发明图3中a处剖视图。

图中：1、无人机本体；2、电动伸缩杆；3、安装槽；4、驱动电机；5、清洁机构；6、引流孔；7、安装壳体；8、水泵；9、储剂箱；10、清洁布；11、安装板；12、填充海绵体；13、镜片；14、凹槽；15、止水条；16、内槽；17、电热丝；18、连接管道。

具体实施方式

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。

请参阅图1-4，基于视觉传感器技术的新型无人机及其导航方法，包括无人机本体1，无人机本体1的内部设置有储剂箱9，储剂箱9的内部设置有水泵8，水泵8为现有技术，且水泵8的型号适用于bd-40012，无人机本体1的底部安装有安装壳体7，安装壳体7的内部安装有视觉传感器，安装壳体7的正面安装有镜片13，镜片13处的安装壳体7表面设置有引流孔6，水泵8的输出端通过连接管道18与引流孔6连接，可便于水泵8在运行时，将储剂箱9内部的防雾剂抽出，并通过引流孔6喷洒在镜片13的表面，防止镜片13起雾而影响视觉传感器的使用效果，镜片13的侧边设置在凹槽14的内部，且镜片13与凹槽14内壁之间设置有环状止水条15，可便于通过止水条15有效阻隔外部水汽进入安装壳体7的内部，从而避免安装壳体7内部设备因受潮而损坏，提高其实用性，镜片13外侧处的安装壳体7表面开设有凹槽14，凹槽14的内侧开设有内槽16，内槽16的内部设置有电热丝17，无人机本体1的内部开设有安装槽3，安装槽3的内部安装有电动伸缩杆2，电动伸缩杆2的输出端安装有驱动电机4，驱动电机4为现有技术，且驱动电机4的型号适用于ybbp-80m1，驱动电机4的输出端安装有清洁机构5，清洁机构5设置在镜片13对称位置处的正上方，清洁机构5的组成包括清洁布10、安装板11和填充海绵体12，可便于通过填充海绵体12和清洁布10提高清洁机构5的柔软度与厚度，并实现清洁效果，以及有效避免刮花镜片13，提高功能性，清洁布10的内部套设有安装板11和填充海绵体12，驱动电机4的输出端与安装板11连接。

工作时，可使电动伸缩杆2在运行时带动驱动电机4实现升降，而当驱动电机4处于镜片13同一水平位置时，可使驱动电机4在运行时带动清洁机构5进行转动，便于将镜片13表面的灰尘等污物清除，而后，水泵8在运行时，可通过连接管道18将储剂箱9内部的防雾剂抽出，并通过引流孔6喷洒在镜片13的表面，提高镜片13的防雾特性，而通过设置有电热丝17，可便于电热丝17在运行时，实现发热，因镜片13处于凹槽14的内部，进而可间接加热镜片13，有效保持镜片13的干燥，进而在严寒的天气，也可避免镜片13表面因水滴凝结成冰而影响视觉传感器的使用效果；

该基于视觉传感器技术的新型无人机在导航时，首先持续接收卫星导航信号，惯性测量单元imu数据，以及视觉导航定位信息；判断当前时刻的卫星导航信号接收状态是否为有效状态；当当前时刻的卫星导航信号接收状态为有效状态时，通过第一导航模式进行导航；第一导航模式为卫星导航信号与imu数据组合导航模式；当当前时刻的卫星导航信号接收状态为无效状态时，通过第二导航模式进行导航；第二导航模式为：基于视觉导航定位信息进行定位的视觉导航模式；无效状态包括：卫星导航信号丢失或卫星导航信号受到干扰。

视觉导航定位信息中至少包括：环境特征信息和点云信息；环境特征信息中记录有：摄像设备拍摄的视频关键帧中的多个特征点；点云信息中记录有：摄像设备不同的角度和距离信息；点云信息基于多个特征点计算得到，或者，通过主动成像设备采集得到。

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。