【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及多旋翼救援定位无人机，特别是涉及一种多旋翼无人机的室内目标视觉定位方法。
技术介绍
1、随着核心技术的日益成熟，以及无人化趋势的不断发展，目前无人机在农业植保、物流运输、电力巡检、海洋监测、交通巡查、应急通信以及紧急救援等场景的应用愈加普及。由于室内救援许多专业场景都面临着“复杂、危险、肮脏”的作业环境，因而无人机便成为了最合适的选择之一。在室内环境发生紧急情况或是自然灾害时，一般方式往往难以快速实现快速定位地面需救援的人员和物品，而救援定位无人机则能够很好地弥补这一缺陷，快速定位室内被困人员、救援人员和物品，借助自身优势、特点来辅助救援过程，向救援人员提供相关位置信息，精准导航，实时监控，降低救援风险，缩短救援时间，提高救援成功率，挽救更多人的生命安全和财产安全。
2、目前，室内定位方式往往面临着成本高、部署时间长等问题，无法满足在突发情况下为救援行动提供导航定位的需求。为此，需要寻求一种能够在陌生环境中快速部署、适应能力强的室内定位方式。
技术实现思路
1、针对上述要解决的技术问题，本专利技术提供一种多旋翼无人机的室内目标视觉定位方法，实时监控，降低救援风险，缩短救援时间，提高救援成功率，确保救援工作有序进行。
2、为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：
3、一种多旋翼无人机的室内目标视觉定位方法，包括视觉模块、避障模块、飞行控制模块、信息处理模块、信息交互装置；
4、所述视觉模块设有双目视觉单元，视觉模块
5、所述避障模块包括激光雷达避障单元，用于检测360度范围内的障碍物并将角度-距离信息发送至飞行控制模块；
6、所述飞行控制模块包括主控芯片和机载计算机，主控芯片用于接收来自外部设备的定位信息，机载计算机用于接收主控芯片的信息，并向主控芯片发出飞行控制指令；
7、所述信息处理模块用于将视觉模块的信息传输至信息交互装置；
8、所述信息交互装置包括显示屏、信息传输模块和中央处理器，信息传输模块用于地面人员实时监测无人机状态，中央处理器用于信息处理、程序运行；
9、所述双目视觉单元由两个摄像头构成，所述双目视觉单元安装时与无人机中心的相对位置记为：，通过量测模型得到目标物体相对于相机的角度，利用aoa算法解算出物体的位置；
10、所述两个摄像头相互独立构成双目摄像头，两个摄像头参数相同；两个摄像头、安装间隔距离l，所述摄像头朝下安装，、各自相对于双目视觉单元中心的坐标为：；
11、所述定位方法中无人机起飞后飞行至目标坐标点，双目视觉单元实时捕获救援现场的图像信息，提取地面目标像素坐标，利用视觉量测模型得到角度信息，通过aoa算法解算三维坐标，得出视觉定位结果。
12、作为上述技术方案地进一步改进为：
13、优选地，所述信息处理模块包括数传模块和图传模块，所述数传模块与地面终端通过数传通信链路相连接，用于地面人员实时监测无人机状态；所述图传模块与地面终端通过图传通信链路相连接，用于将双目视觉单元拍摄的画面实时传输至信息交互装置。
14、优选地，所述定位方法包括以下步骤：
15、步骤s1，无人机起飞后进行远视距遥控或自主规划路径飞行飞至目标坐标点；
16、步骤s2，到达坐标目标点，机载计算机开始分析图像数据，进行定位信息解算；
17、步骤s3，无人机通过信息传输模块发送目标位置信息以及图像信息至信息交互装置；
18、步骤s4，若继续进行任务则退步骤2继续执行，否则进入步骤s5；
19、步骤s5，对无人机进行远视距遥控或者无人机沿着历史路径自主返回。
20、优选地，所述步骤s1中：
21、（1）远视距遥控时，地面控制人员在安全区域内使用遥控装置对无人机进行控制，地面人员根据回传的图像信息遥控无人机进行飞行，机载计算机利用激光雷达的数据实时监控无人机与四周障碍物的距离，当距离小于预设的安全距离，机载计算机发送控制指令使无人机回到安全范围内，并通过信息交互装置提醒地面控制人员存在障碍物；
22、（2）自主规划路径飞行时，预先设置目标坐标点，机载计算机分析激光雷达的障碍物数据，根据预设的目标坐标计算路径，根据路径进行自主飞行。
23、优选地，所述步骤s2中，机载计算机从飞行控制模块读取一次当前无人机的坐标信息，记为，同时读取来自双目视觉单元的图像数据，使用机器视觉算法检测图像中目标物体的轮廓，并返回目标物体在双目摄像头中的轮廓中心的像素坐标；根据摄像头量测模型进行像素坐标信息至相对角度信息的换算，分别得到目标物体相对双目摄像头的两组方向角-俯仰角信息；其中表示组的方向角，表示组的俯仰角，表示组的方向角，表示组的俯仰角。
24、优选地，所述步骤s2中，所述定位信息解算为a0a三维定位算法，包括以下步骤：
25、（1）无人机机体中心世界坐标为，双目摄像头安装时与无人机中心的相对位置为，两个摄像头各自相对于双目模组中心的坐标为、；
26、（2）解算以摄像头模组为中心投影至xoy平面的目标二维坐标，设目标二维坐标下：；
27、（3）根据、、、、，得到线性方程：；其中，，可得，就是目标相对双目摄像头的二维位置；
28、（4）解算目标与双目摄像头的相对三维坐标，定义：；其中，为上步计算得到的目标二维坐标，为两个摄像头的中心距离，、分别为目标至摄像头1、摄像头2的相对距离；
29、可得：
30、其中：为目标与双目摄像头的垂直距离，可得三维坐标：；
31、给出目标的世界坐标系坐标
32、其中为双目摄像头模组安装时与无人机中心的相对位置，为无人机机体中心世界三维坐标。
33、本专利技术提供的多旋翼无人机的室内目标视觉定位方法，与现有技术相比，有以下优点：
34、（1）本专利技术的多旋翼无人机的室内目标视觉定位方法，为了解决在紧急情况下，救援人员无法快速确定受困者的位置导致浪费救援时间以及救援人员自身安全难以保证的难题，本专利技术基于室内救援定位系统，利用无人机对环境内人员、装置进行定位，向救援人员提供相关位置信息，精准导航，实时监控，降低救援风险，缩短救援时间，提高救援成功率，确保救援工作有序进行。
35、（2）本专利技术的多旋翼无人机的室内目标视觉定位方法，双目摄像头是用于提取地面的物体的像素坐标，再利用编写的算法定位地面目标，其目的是检测地面的物体计算地面目标的位置信息。
36、（3）本专利技术的多旋翼无人机的室内目标视觉定位方法，室内救援定位无人机能够在提供画面信息的同时提供地面目标的准确位置信息，提高了拍摄画面的利用率和救援行动的效率，为室内救援行动提本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种多旋翼无人机的室内目标视觉定位方法，其特征在于，采用视觉定位系统进行定位，所述定位系统包括视觉模块、避障模块、飞行控制模块、信息处理模块、信息交互装置；
2.根据权利要求1所述的多旋翼无人机的室内目标视觉定位方法，其特征在于，所述信息处理模块包括数传模块和图传模块，所述数传模块与地面终端通过数传通信链路相连接，用于地面人员实时监测无人机状态；所述图传模块与地面终端通过图传通信链路相连接，用于将双目视觉单元拍摄的画面实时传输至信息交互装置。
3.根据权利要求1所述的多旋翼无人机的室内目标视觉定位方法，其特征在于，所述定位方法包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的多旋翼无人机的室内目标视觉定位方法，其特征在于，所述步骤S1中：
5.根据权利要求3所述的多旋翼无人机的室内目标视觉定位方法，其特征在于，所述步骤S2中，机载计算机从飞行控制模块读取一次当前无人机的坐标信息，记为，同时读取来自双目视觉单元的图像数据，使用机器视觉算法检测图像中目标物体的轮廓，并返回目标物体在双目摄像头中的轮廓中心的像素坐标；根据摄像头量测模型进行像素坐
6.根据权利要求5所述的多旋翼无人机的室内目标视觉定位方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述定位信息解算为AOA三维定位算法，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种多旋翼无人机的室内目标视觉定位方法，其特征在于，采用视觉定位系统进行定位，所述定位系统包括视觉模块、避障模块、飞行控制模块、信息处理模块、信息交互装置；
2.根据权利要求1所述的多旋翼无人机的室内目标视觉定位方法，其特征在于，所述信息处理模块包括数传模块和图传模块，所述数传模块与地面终端通过数传通信链路相连接，用于地面人员实时监测无人机状态；所述图传模块与地面终端通过图传通信链路相连接，用于将双目视觉单元拍摄的画面实时传输至信息交互装置。
3.根据权利要求1所述的多旋翼无人机的室内目标视觉定位方法，其特征在于，所述定位方法包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的多旋翼无人机的室内目标视觉定位方法，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：叶嘉豪，张芷瑄，喻阳，薛亚宁，徐玲林，陈洋卓，蔡晓雯，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：
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