1.一种确定无人机位置和飞行方向的方法,其特征在于,该方法包括:
根据无人机的云台搭载的相机拍摄的包含m个固定点的图像,计算m个固定点在相机坐标系下的坐标,m≥4;
根据m个固定点在世界坐标系下的坐标和在相机坐标系下的坐标,计算相机坐标系到世界坐标系的转换关系;
根据相机拍摄到所述包含m个固定点的图像时云台相对无人机的旋转角度,计算无人机坐标系到相机坐标系的转换关系;
根据相机坐标系到世界坐标系的转换关系,以及无人机坐标系到相机坐标系的转换关系,计算无人机在世界坐标系中的位置坐标以及无人机在世界坐标系中的飞行方向向量。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述计算相机坐标系到世界坐标系的转换关系包括:
计算相机坐标系到世界坐标系的旋转矩阵r和平移向量t;
所述计算无人机坐标系到相机坐标系的转换关系包括:
计算无人机坐标系到相机坐标系的旋转矩阵q;
所述计算无人机在世界坐标系中的位置坐标以及无人机在世界坐标系中的飞行方向向量包括:
确定无人机在世界坐标系中的位置坐标为平移向量t,以及计算出无人机在世界坐标系中的飞行方向向量为:无人机在无人机坐标系中的飞行方向向量与旋转矩阵q和旋转矩阵r的乘积。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,当采用无人机的正前方作为无人机在无人机坐标系中的飞行方向向量时,无人机在无人机坐标系中的飞行方向向量为[0,0,1]。
4.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述云台相对无人机的旋转角度包括:翻滚角θ、俯仰角ф和偏航角
所述计算无人机坐标系到相机坐标系的转换关系包括:
根据如下原则:将无人机先绕偏航角对应轴旋转
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述旋转矩阵q符合以下公式要求:
6.一种确定无人机位置和飞行方向的装置,该装置应用于无人机,所述无人机具有搭载相机和角度传感器的云台,其特征在于,该装置包括:
旋转角度获取模块,用于从角度传感器获取相机拍摄到包含m个固定点的图像时云台相对无人机的旋转角度,m≥4;
固定点坐标计算模块,用于根据相机拍摄到的所述包含m个固定点的图像,计算m个固定点在相机坐标系下的坐标;
第一坐标系转换关系计算模块,用于根据m个固定点在世界坐标系下的坐标和在相机坐标系下的坐标,计算相机坐标系到世界坐标系的转换关系;
第二坐标系转换关系计算模块,用于根据相机相对无人机的旋转角度,计算无人机坐标系到相机坐标系的转换关系;
无人机位置和飞行方向计算模块,用于根据相机坐标系到世界坐标系的转换关系,以及无人机坐标系到相机坐标系的转换关系,计算无人机在世界坐标系中的位置坐标以及无人机在世界坐标系中的飞行方向向量。
7.根据权利要求6所述的装置,其特征在于,所述第一坐标系转换关系计算模块计算相机坐标系到世界坐标系的转换关系包括:
计算相机坐标系到世界坐标系的旋转矩阵r和平移向量t;
所述第二坐标系转换关系计算模块计算无人机坐标系到相机坐标系的转换关系包括:
计算无人机坐标系到相机坐标系的旋转矩阵q;
所述无人机位置和飞行方向计算模块计算无人机在世界坐标系中的位置坐标以及无人机在世界坐标系中的飞行方向向量包括:
确定无人机在世界坐标系中的位置坐标为平移向量t,以及计算出无人机在世界坐标系中的飞行方向向量为:无人机在无人机坐标系中的飞行方向向量与旋转矩阵q和旋转矩阵r的乘积。
8.根据权利要求7所述的装置,其特征在于,当所述无人机位置和飞行方向计算模块采用无人机的正前方作为无人机在无人机坐标系中的飞行方向向量时,无人机在无人机坐标系中的飞行方向向量为[0,0,1]。
9.根据权利要求6或7所述的装置,其特征在于,所述旋转角度获取模块获取的云台相对无人机的旋转角度包括:翻滚角θ、俯仰角ф和偏航角
根据如下原则:将无人机先绕偏航角对应轴旋转
10.根据权利要求9所述的装置,其特征在于,所述旋转矩阵q符合以下公式要求:
11.一种非瞬时计算机可读存储介质,所述非瞬时计算机可读存储介质存储指令,其特征在于,所述指令在由处理器执行时使得所述处理器执行如权利要求1至5中任一项所述的确定无人机位置和飞行方向的方法的步骤。
12.一种无人机,其特征在于,包括:飞行控制器以及搭载有相机和角度传感器的云台,所述飞行控制器执行如权利要求1至5任一所述的确定无人机位置和飞行方向的方法。