一种无人机姿态位置估计方法与流程

本申请涉及导航测量，特别涉及一种无人机姿态位置估计方法。

背景技术：

1、无人机是一种通过地面站控制或自动控制在空中飞行并执行任务的设备，其主要分为固定翼和旋翼两种形式，其中固定翼无人机的体积较大，其在军用领域应用较多，固定翼无人机的优势是速度快、航程长、载重量大，旋翼无人机的体积较小，因此在民用领域应用较多，其优势是体积小、控制灵活。

2、无人机在执行任务过程中，要在需要的时候确定当前的位置和姿态，例如在电力线缆的巡线、林草资源的巡查、森林消防的监控等方面，都需要时刻了解无人机的位置和姿态。目前，对于无人机的位置和姿态检测主要是基于内置的定位单元和三轴陀螺仪，这些传感器虽然能够较为准确和及时的获取需要的数据，但是其本身工作状态也会存在不稳定的情况，例如温度漂移、信号干扰等。为了提高无人机位置和姿态检测的准确性，现有技术提出了多种估计方法，例如cn113237478a公开了一种无人机的姿态和位置估计方法及无人机，其利用机载openmv摄像头采集包含有apriltags标签的图片，解析其中apriltags标签的信息即可获得较为准确的数据。

3、然而，上述专利采用了平面形式的apriltags标签阵列，无人机只能根据其图像信息获得位置信息，无法获得姿态数据，导致无人机仍需要借助其他技术来确定准确的姿态数据。

技术实现思路

1、本申请实施例提供了一种无人机姿态位置估计方法，用以解决现有技术中仅能从apriltags标签获得位置数据的问题。

2、本申请实施例提供了一种无人机姿态位置估计方法，包括：

3、获取标记体的图像；

4、分析图像，获得标记体和无人机的角度关系和标记体的真实数据，真实数据包括标记体的真实姿态数据和真实位置数据，标记体为立体结构，其上的多个标记面处在相交的平面中；

5、根据角度关系和真实姿态数据确定无人机的估计姿态；

6、根据角度关系和真实位置数据确定无人机的估计位置。

7、在一种可能的实现方式中，图像中标记体的每个标记面上均具有标记符号，对标记符号进行解析得到真实数据。

8、在一种可能的实现方式中，标记符号为图形码或文字码。

9、在一种可能的实现方式中，在分析图像时，对图像中标记体的每个标记面进行重建，获得重建标记图形，将重建标记图形与多个标准图形进行对比，确定角度关系。

10、在一种可能的实现方式中，每个标准图形均具有对应的标准角度数据，与重建标记图形相似度最高的标准图形的标准角度数据为角度关系。

11、在一种可能的实现方式中，图像中包含标记部分和背景部分，在确定角度关系时，根据标记部分在图像中的位置对角度关系进行校正。

12、在一种可能的实现方式中，在校正角度关系时，还根据标记部分的大小确定无人机和标记体之间的距离，根据距离和标记部分在图像中的位置对角度关系进行校正。

13、在一种可能的实现方式中，在确定估计位置时，根据角度关系以及无人机和标记体的距离确定无人机和标记体之间的位置关系，根据位置关系和真实位置数据确定估计位置。

14、在一种可能的实现方式中，在确定估计姿态时，还获取无人机和图像采集单元的相对角度，根据相对角度对估计姿态进行校正。

15、本申请中的一种无人机姿态位置估计方法，具有以下优点：

16、采用立体的标记体，仅通过图像中标记体各个标记面之间的相对关系就可以确定无人机的估计姿态和估计位置，无需进行额外的采集操作，降低了无人机位置和姿态估计的数据量。

技术特征：

1.一种无人机姿态位置估计方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种无人机姿态位置估计方法，其特征在于，所述标记符号（312）为图形码或文字码。

3.根据权利要求1所述的一种无人机姿态位置估计方法，其特征在于，每个所述标准图形均具有对应的标准角度数据，与所述重建标记图形相似度最高的所述标准图形的标准角度数据为所述角度关系。

4.根据权利要求1所述的一种无人机姿态位置估计方法，其特征在于，所述图像中包含标记部分和背景部分，在确定所述角度关系时，根据所述标记部分在所述图像中的位置对所述角度关系进行校正。

5.根据权利要求4所述的一种无人机姿态位置估计方法，其特征在于，在校正所述角度关系时，还根据所述标记部分的大小确定无人机（100）和标记体（310）之间的距离，根据所述距离和所述标记部分在所述图像中的位置对所述角度关系进行校正。

6.根据权利要求1所述的一种无人机姿态位置估计方法，其特征在于，在确定所述估计姿态时，还获取无人机（100）和图像采集单元（200）的相对角度，根据所述相对角度对所述估计姿态进行校正。

技术总结
本申请公开了一种无人机姿态位置估计方法，涉及导航测量技术领域。包括：获取标记体的图像；分析图像，获得标记体和无人机的角度关系和标记体的真实数据，真实数据包括标记体的真实姿态数据和真实位置数据，标记体为立体结构，其上的多个标记面处在相交的平面中；根据角度关系和真实姿态数据确定无人机的估计姿态；根据角度关系和真实位置数据确定无人机的估计位置。本申请采用立体的标记体，仅通过图像中标记体各个标记面之间的相对关系就可以确定无人机的估计姿态和估计位置，无需进行额外的采集操作，降低了无人机位置和姿态估计的数据量。

技术研发人员：赵永峰,马晓青,张虎,魏嵬,王辉
受保护的技术使用者：西安猎隼航空科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/7