无人机定位系统、无人机以及无人机定位方法
专利汇可以提供无人机定位系统、无人机以及无人机定位方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种无人机 定位 系统、无人机以及无人机定位方法，其包括：具有图像获取单元的视觉处理模 块 ，其用于获取视觉地图上的视觉图案的相关信息，并根据所述视觉图案的相关信息获取无人机的 位置 ，且相邻视觉图案的 顶点 按照预定规则连接，两个顶点的连接处形成一 角 点；所述视觉处理模块确定所述无人机的位置坐标和 姿态 信息。本发明可在gps定位不可靠的环境中或无惯性 导航系统 的条件下实现无人机的高 精度 定位与实时导航，且只需要通过二维码、条码等构建通过 机器视觉 能够识别的视觉地图即可达到实时定位和控制无人机飞行姿态的目的，简单实用，同时，还可根据自主规划飞行路线，提高工作效率。，下面是无人机定位系统、无人机以及无人机定位方法专利的具体信息内容。
1.一种无人机定位系统，其包括：具有图像获取单元的视觉处理模块，其用于获取视觉地图上的视觉图案的相关信息，并根据所述视觉图案的相关信息获取无人机的位置信息，且相邻视觉图案的顶点按照预定规则连接，两个顶点的连接处形成一角点；
其特征在于，所述视觉处理模块根据下列公式(1)-(7)确定所述无人机的位置坐标；
H＝[h1 h2 h3]＝λK[r1 r2 t] (5)；
其中，s为尺度因子，Z＝0，H为单应矩阵，R为旋转矩阵，T为平移矩阵，u，v为形成的角点的像素坐标，XYZ为三维世界坐标；xc＝0，yc＝0，zc＝0，三者均为图像获取单元在图像获取单元坐标系中的坐标，Xc，Yc，Zc为图像获取单元在三维世界坐标系中的坐标。
2.如权利要求1所述的无人机定位系统，其特征在于，所述视觉处理模块还根据下列公式(8)-(11)确定所述无人机的姿态信息；
θz＝atan2(r21，r11) (8)；
其中，θx，θy，θz为图像获取单元的三轴旋转角，R为旋转矩阵。
3.如权利要求1所述的无人机定位系统，其特征在于，所述定位环境为室内环境或全球定位系统信号不可靠的环境。
4.如权利要求1所述的无人机定位系统，其特征在于，所述视觉地图具有至少一个视觉图案，每一所述视觉图案均为相同的多边形，且每一所述视觉图案上均附有该视觉图案的相关信息。
5.如权利要求1所述的无人机定位系统，其特征在于，所述无人机定位系统还包括：
路径规划模块，其根据起点和终点、起点与终点之间的路径特点以及获取的视觉地图信息自主构建连接起点和位置的路径；
以及运动控制模块，其用于利用目标期望航点的期望位置、期望航向的期望速度矢量、无人机的期望高度和无人机整体的飞行姿态信息生成制导指令，且根据所述制导指令调整所述无人机的位置和/或控制所述无人机的飞行姿态。
6.如权利要求5所述的无人机定位系统，其特征在于，所述自主构建连接起点和终点的路径的方法包括模拟退火算法、人工势场法、模糊逻辑算法、禁忌搜索算法、可视图空间、栅格法、蚁群算法、神经网络算法、遗传算法中的一种或几种。
7.一种无人机组件，其特征在于，包括：机体以及如权利要求1-6任一项所述的无人机定位系统。
8.如权利要求7所述的无人机组件，其特征在于，所述无人机组件还包括：
样品检测模块，其包括至少一个监测传感器，其用于在无人机飞行过程中采集环境中的样品，并对其进行分析，以获取样品监测信息，并将所述监测信息发送至用户处的终端进行显示；
以及物体识别模块，其用于获取附着于待监视物体表面的物体信息，且将所述物体信息发送至用户处的终端进行显示。
9.一种无人机的定位方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、在环境中设置视觉地图；
S2、通过视觉处理模块的图像获取单元抓取所述视觉地图上的视觉图案，获取该视觉图案的相关信息，且根据视觉图案的相关信息确定两视觉图案连接的顶点所形成的角点的位置坐标，并根据下列公式(1)-(7)确定所述无人机的位置坐标；
H＝[h1 h2 h3]＝λK[r1 r2 t] (5)；
其中，s为尺度因子，Z＝0，H为单应矩阵，R为旋转矩阵，T为平移矩阵，u，v为形成的角点的像素坐标，XYZ为三维世界坐标；xc＝0，yc＝0，Zc＝0，三者均为图像获取单元在图像获取单元坐标系中的坐标，Xc，Yc，Zc为图像获取单元在三维世界坐标系中的坐标；
以及根据下列公式(8)-(11)确定所述无人机的姿态信息；
θz＝atan2(r21，r11) (8)；
其中，θx，θy，θz为图像获取单元的三轴旋转角，R为旋转矩阵。
10.如权利要求9所述的定位方法，其特征在于，还包括：
S3、路径规划模块根据起点和终点、起点与终点之间的路径的特点及获取的视觉地图信息自主构建连接起点和终点的路径；
以及S4、运动控制模块利用目标期望航点的期望位置、期望航向的期望速度矢量、无人机的期望高度和无人机整体的飞行姿态信息生成制导指令，且根据所述制导指令调整所述无人机的位置和/或控制所述无人机的飞行姿态。
无人机定位系统、无人机以及无人机定位方法
技术领域
背景技术
发明内容
具体实施方式
2b所示，每一所述视觉图案上均通过二维码、条码、AprilTag、QR码等方式附有该视觉图案的相关信息(如该视觉图案对应的编号、形状、面积大小、顶点坐标等)，且不同视觉图案21的顶点按照预定规则连接，例如，一视觉图案21的某一顶点仅对应连接相邻的、另一视觉图案21的某一顶点，两个顶点的连接处形成一角点22；
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