一种面向建筑群的无人机自主导航方法与流程

本发明涉及无人机自主导航方法，特别是涉及一种面向建筑群的无人机自主导航方法。

背景技术：

无人机在各个领域中应用广泛，例如地图测绘、地质勘测、灾害监测、无人机巡检、空中交通管制等，现有的无人机自主导航功能大都仅适合在空旷的环境进行导航，但是，在面向建筑群的无人机自主导航方面，绝大多数国内外无人机还没有相应的导航方法。

技术实现要素：

为了解决无人机面向建筑群大多无相应的导航方法的问题，本发明提供一种面向建筑群的无人机自主导航方法，包括以下步骤：

s01导航准备，所述导航准备包括以下内容

i.生成三维建筑群模型；

ii.建筑群参考图像采集，建筑群参考图像采集步骤如下：

（1）在无人机下方和侧面安装摄像头，所述下方的摄像头拍摄垂直方向图像，所述侧面的摄像头拍摄建筑侧面图像。

（2）无人机围绕建筑飞行拍摄多张第一建筑侧面图像，拍摄的多张所述第一建筑侧面图像覆盖了建筑整体侧面区域，拍摄的多张所述第一建筑侧面图像存储在无人机的存储模块中；

（3）在建筑一周路径上设置至少1个间隔点，启动无人机围绕建筑一周飞行，所述下方和侧面的摄像头同时启动，在每个所述间隔点，拍摄至少1组参考图，所述参考图包括至少1张垂直方向的图像，至少1张第二建筑侧面图像，且所述垂直方向的图像与所述第二建筑侧面图像相对应，所述参考图存储在无人机的存储模块中；

s02，利用终端设备加载三维建筑群模型，在终端设备中标定导航目的地；

s03，无人机通过机载计算机确定始发地与所述导航目的地飞行路径。

，根据gps或rtk定位信号的稳定性，gps或rtk定位信号稳定性好的地带包括空旷地带或建筑上方，在gps或rtk定位信号稳定性好的地带飞行路径为gps或rtk导航路径；在gps或rtk定位信号稳定性差的地带，同时导航目的地在s01所述建筑群参考图像内，飞行路径为第一景象匹配导航路径；在gps或rtk定位信号稳定性差的地带，同时导航目的地在s01所述建筑群参考图像之外，飞行路径为第二景象匹配导航路径；

s05，当无人机路径为gps或rtk导航路径采用基于gps或rtk定位方法进行自主导航；当无人机路径为第一景象匹配导航路径时，采用基于建筑群参考图像的图像匹配定位方法进行自主导航、所述基于建筑群参考图像的图像匹配定位方法进行自主导航步骤如下：

1、无人机飞行时通过摄像头采集实时图像；

2、所述无人机存储模块中的建筑群参考图像与所述步骤1中采集的实时图像，进行图像匹配有效计算，无人机快速定位自主导航；

当无人机路径为第二景象匹配导航路径时，则采用基于三维建筑群模型的图像匹配定位方法进行自主导航，基于三维建筑群模型的图像匹配定位方法进行自主导航步骤如下：

无人机摄像头拍摄获得实时图像，无人机机载计算机实时加载的三维建筑群模型通过中心投影的软件方法生成相应的参考图像，所述的参考图像，所述的实时图像与所述的三维建筑群模型进行图像匹配有效计算，从而确定及调整无人机位置进行自主导航；

s06，当无人机飞行路径结束时，即到达s02所述的导航目的地。

进一步的，飞行路径为第一景象匹配导航路径时，也可采用基于三维建筑群模型的图像匹配定位方法进行自主导航。

进一步的，通过三维激光扫描获取地形的立体点云，再通过建模平台生成三维建筑群模型。

进一步的，三维建筑群模型采用三角网格模型。

进一步的，终端设备为手机、掌上电脑或笔记本电脑，可通过触摸屏或鼠标在三维建筑群模型上标定导航目的地。

进一步的，无人机在导航飞行时利用传感器进行无人机高度测量和前、后、左、右四个方向距离测量进行避障。

有益效果

本发明通过pda、手机和笔记本的人机交互，可直观地标定建筑群导航目的地，不同路径采用不同的导航方式能更准确精准地自主导航，不受地面建筑物限制，扩大了无人机的应用范围，使无人机按人所指向的三维实景模型的位置，飞向建筑群的阳台、窗户和楼顶平台等相应位置并平稳着陆。

附图说明

图1为本发明的流程示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

一种面向建筑群的无人机自主导航方法

s01，导航准备，所述导航准备包括以下内容

i.通过三维激光扫描获取地形的立体点云，再通过建模平台生成三维建筑群模型，三维建筑群模型采用三角网格模型；

ii.建筑群参考图像采集，建筑群参考图像采集步骤如下：

（1）在无人机下方和侧面安装摄像头，无人机在导航飞行时利用传感器进行无人机高度测量和前、后、左、右四个方向距离测量进行避障，所述下方的摄像头拍摄垂直方向图像，所述侧面的摄像头拍摄建筑侧面图像。

（2）无人机围绕建筑飞行拍摄多张第一建筑侧面图像，拍摄的多张所述第一建筑侧面图像覆盖了建筑整体侧面区域，拍摄的多张所述第一建筑侧面图像存储在无人机的存储模块中。

（3）在建筑一周路径上设置至少1个间隔点，启动无人机围绕建筑一周飞行，所述下方和侧面的摄像头同时启动，在每个所述间隔点，拍摄至少1组参考图，所述参考图包括至少1张垂直方向的图像，至少1张第二建筑侧面图像，且所述垂直方向的图像与所述第二建筑侧面图像相对应，所述参考图存储在无人机的存储模块中；

s02，利用手机、掌上电脑或笔记本电脑加载三维建筑群模型，可通过触摸屏或鼠标在三维建筑群模型上标定导航目的地；

s03，无人机通过机载计算机或地面服务器确定始发地与所述导航目的地飞行路径；

s04，根据gps或rtk定位信号的稳定性，gps或rtk定位信号稳定性好的地带包括空旷地带或建筑上方，在gps或rtk定位信号稳定性好的地带飞行路径为gps或rtk导航路径；在gps或rtk定位信号稳定性差的地带，同时导航目的地在s01所述建筑群参考图像内，飞行路径为第一景象匹配导航路径；在gps或rtk定位信号稳定性差的地带，同时导航目的地在s01所述建筑群参考图像之外，飞行路径为第二景象匹配导航路径；

s05，当无人机路径为gps或rtk导航路径采用基于gps或rtk定位方法进行自主导航；当无人机路径为第一景象匹配导航路径时，采用基于建筑群参考图像的图像匹配定位方法进行自主导航、所述基于建筑群参考图像的图像匹配定位方法进行自主导航步骤如下：

1、无人机飞行时通过摄像头采集实时图像；

2、所述无人机存储模块中的建筑群参考图像与所述步骤1中采集的实时图像，进行图像匹配有效计算，无人机快速定位自主导航；

当无人机路径为第二景象匹配导航路径时，则采用基于三维建筑群模型的图像匹配定位方法进行自主导航，基于三维建筑群模型的图像匹配定位方法进行自主导航步骤如下：

无人机摄像头拍摄获得实时图像，无人机机载计算机实时加载的三维建筑群模型通过中心投影的软件方法生成相应的参考图像，所述的参考图像，所述的实时图像与所述的三维建筑群模型进行图像匹配有效计算，从而确定及调整无人机位置进行自主导航；

s06，当无人机飞行路径结束时，即到达s02所述的导航目的地。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。