CN104913775B - 无人机对地高度的测量方法、无人机定位方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供无人机对地高度的测量方法、无人机定位方法及装置，该无人机包括第一传感器和第二传感器，第一传感器和第二传感器在垂直方向存在高度差，该无人机对地高度的测量方法包括：通过第一传感器获取无人机在第一坐标系下的第一移动速度，以及通过第二传感器获取无人机在第一坐标系下的第二移动速度；根据所述第一移动速度、所述第二移动速度、以及所述高度差确定所述无人机的对地高度。因此，本发明通过两个传感器就能确定无人机的对地高度，可以降低测量无人机的对地高度的难度，并可以提高无人机对地高度测量的速度和精准度。
Description
技术领域
本发明涉及网络通信技术领域，尤其涉及无人机对地高度的测量方法、无人机定位方法及装置。
背景技术
随着网络通信技术的发展，无人机也得到了广泛的应用。该无人机是一种由无线电遥控设备或自身程序控制装置操纵的无人驾驶飞行器，其用途很广泛，但是，如何对处于飞行状态的无人机进行定位则成了一个关键的问题。
现有技术中，无人机定位方法一般采用根据全球定位系统(Global PositioningSystem，GPS)进行定位。若没有GPS信号，则不能完成对无人机的定位。若采用无线电定位系统进行定位时，该无线电定位系统需要安装在固定的空间，从而限制了其使用范围，且价格极其昂贵。因此，现有技术中的无人机定位方法适用范围较小，成本较高。
发明内容
本发明提供一种无人机对地高度的测量方法、无人机定位方法及装置，以解决现有技术中的无人机定位方法适用范围较小，成本较高的问题。
根据本发明实施例的第一方面，提供一种无人机对地高度的测量方法，该无人机包括第一传感器和第二传感器，第一传感器和第二传感器在垂直方向存在高度差，所述方法包括：
通过第一传感器获取无人机在第一坐标系下的第一移动速度，以及通过第二传感器获取无人机在第一坐标系下的第二移动速度；
根据所述第一移动速度、所述第二移动速度、以及所述高度差确定所述无人机的对地高度。
根据本发明实施例的第二方面，提供一种无人机定位方法，该无人机包括第一传感器和第二传感器，第一传感器和第二传感器在垂直方向存在高度差，该方法包括：
通过第一传感器获取无人机在第一坐标系下的第一移动速度，以及通过第二传感器获取无人机在第一坐标系下的第二移动速度；
根据所述第一移动速度、所述第二移动速度、以及所述高度差确定所述无人机的对地高度；
根据无人机的对地高度确定无人机在第二坐标系下的移动速度；
根据无人机在第二坐标系下的移动速度确定无人机相对于起飞点的水平位置。
根据本发明实施例的第三方面，提供一种无人机对地高度的测量装置，该无人机包括第一传感器和第二传感器，第一传感器和第二传感器在垂直方向存在高度差，所述装置包括：
获取单元，用于通过第一传感器获取无人机在第一坐标系下的第一移动速度，以及通过第二传感器获取无人机在第一坐标系下的第二移动速度；
确定单元，用于根据所述第一移动速度、所述第二移动速度、以及所述高度差确定所述无人机的对地高度。
根据本发明实施例的第四方面，提供一种无人机定位装置，该无人机包括第一传感器和第二传感器，第一传感器和第二传感器在垂直方向存在高度差，包括：
获取单元，用于通过第一传感器获取无人机在第一坐标系下的第一移动速度，以及通过第二传感器获取无人机在第一坐标系下的第二移动速度；
第一确定单元，用于根据所述第一移动速度、所述第二移动速度、以及所述高度差确定所述无人机的对地高度；
第二确定单元，用于根据无人机的对地高度确定无人机在第二坐标系下的移动速度；
第三确定单元，用于根据无人机在第二坐标系下的移动速度确定无人机相对于起飞点的水平位置。
应用本发明实施例，通过第一传感器获取无人机在第一坐标系下的移动速度；获取无人机在第二坐标系下的移动速度；根据无人机在第一坐标系下的移动速度和无人机在第二坐标系下的移动速度确定无人机相对于地面的高度，从而提高了针对无人机对地高度测量的速度和精准度。以及，通过第一传感器获取无人机在第一坐标系下的第一移动速度，以及通过第二传感器获取无人机在第一坐标系下的第二移动速度，根据无人机在第一坐标系下的第一移动速度、无人机在第一坐标系下的第二移动速度、以及第一传感器和第二传感器在垂直方向存在的高度差确定无人机的对地高度，根据无人机的对地高度确定无人机在第二坐标系下的移动速度，根据无人机在第二坐标系下的移动速度确定无人机相对于起飞点的水平位置，使得只通过两个传感器就能确定无人机的定位，从而降低了无人机定位的难度，还提高了无人机定位的速度和精准度。
附图说明
图1是应用本发明实施例无人机对地高度的测量以及无人机定位的应用场景示意图；
图2是本发明无人机对地高度的测量方法的一个实施例流程图；
图3是本发明无人机对地高度的测量方法的另一个实施例流程图；
图4是本发明无人机定位方法的一个实施例流程图；
图5是本发明无人机定位方法的另一个实施例流程图；
图6是本发明无人机对地高度的测量装置和无人机定位装置所在设备的一种硬件结构图；
图7是本发明无人机对地高度的测量的一个实施例框图；
图8是本发明无人机定位装置的一个实施例框图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明实施例中的技术方案，并使本发明实施例的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明实施例中技术方案作进一步详细的说明。
参见图1，为应用本发明实施例无人机定位的应用场景示意图：
图1中示出了一种无人机飞行状态的示意图。该飞行状态中无人机的滚转角和俯仰角皆为0度。由于滚转角θ、俯仰角Ф皆为0度，所以图1中没有标出。其中，俯仰角Ф是左右方向的角度，滚转角θ是前后方向的倾斜角度，并且可以由无人机上携带的传感器，比如，陀螺仪和加速度计，联合测得。
本发明实施例中，无人机的底部安装了两个传感器，分别为s1和s2，并且该两个传感器不是安装在同一个高度上，h是s1相对于地面的高度即无人机相对于地面的高度。h1是s2相对于地面的高度，L是s1和s2之间在垂直方向的高度差。其中，h的最大值可达10米至20米之间，L的数值可以在10厘米至15厘米之间。
图1中的α1是s1镜头的视野度数，α2也是s2镜头的视野度数，其中s1镜头的视野度数和s2镜头的视野度数相同。另外，s1镜头的视野度数和s2镜头的视野度数也可以不相同，即选择不同的镜头。若为了保证无人机定位的精确性，可以选择相同的镜头，即s1镜头的视野度数和s2镜头的视野度数相同。
图1中的v是无人机在世界坐标系下的移动速度。由于s1和s2皆安装在无人机上，不管根据s1测量的图像坐标系下的第一移动速度，还是根据s2测量的图像坐标系下的第一移动速度，最后计算出来的无人机在世界坐标系下v是相同的。本发明实施例中的两个传感器皆可包括成像模块和数字信号处理(digital signal processing，DSP)模块，所述成像模块在预设的采样时间内对无人机的对地图像进行采集，数字信号处理模块所采集的对地图像进行对比后计算所采集后的对地图像中的各个特征点的平均像素移动速度。
在计算过程中，s1测量的图像坐标系下的第一移动速度和s2测量的图像坐标系下的第二移动速度不同，s1相对于地面的高度h、和s2相对于地面的高度h1也不同，并且，各个移动速度随着各个传感器的对地高度变化而变化。
本发明实施例中，图像坐标系指的是以像素为单位的坐标系，传感器采集的数字图像可以存储为数组，数组中的每一个像素的值即是图像点的亮度，每一个像素的坐标是该像素在数组中的列数和行数。
以及，世界坐标系指的是系统的绝对坐标系，在没有建立用户坐标系之前画面上所有点的坐标都是以该坐标系的原点来确定各自的位置的。其中，利用s1计算无人机在世界坐标系下的移动速度v的计算过程，如公式(1)所示。
.........................公式(1)
其中，ns1o是s1测量的第一移动速度，ns1p是s1的分辨率，α1为s1镜头的视野度数，h是s1相对于地面的高度，h也是无人机相对于地面的高度，t1为s1中成像模块的采样时间。
另外，利用s2计算无人机在世界坐标系下的移动速度v的计算过程，如公式(2)所示。
..............................公式(2)
其中，ns2o是s2测量的第二移动速度，ns2p是s2的分辨率，α2为s2镜头的视野度数，h1是s2相对于地面的高度，t2为s2中成像模块的采样时间。
由于L是s1和s2之间的高度差，即L为h和h1的差值，利用s2计算无人机相对于地面的移动速度v的计算过程，也可以如公式(3)所示。
...........................公式(3)
根据公式(2)和公式(3)可以计算出无人机相对于地面的高度h，并根据公式(1)计算出无人机相对于地面的移动速度，再对无人机相对于地面的移动速度进行积分，得到无人机相对于起飞点的水平位置。
由上述实施例可见，通过两个传感器，分别为s1和s2，就可以实现无人机相对于地面的高度，相对于地面的移动速度，以及相对于起飞点的水平位置，从而实现了无人机的定位，并且定位精度高，定位速度快。
另外，由于本发明实施例中的两个传感器，不管s1还是s2皆将自身的成像模块和数字信号处理模块皆已封装到自身芯片内部，从而使得各个传感器获取图像、以及处理图像的速度非常快，尤其适合无人机高速飞行过程中的定位需要，在保证无人机定位的稳定性和可靠性的同时，提高了定位速度。
比如：s1和s2皆为鼠标传感器，每个鼠标传感器可以包括成像模块和数字信号处理模块，成像模块在预设的采样时间内对无人机的对地图像进行采集，数字信号处理模块对所采集的对地图像进行对比后计算所采集后的对地图像中的各个特征点的平均像素移动速度。本发明实施例中可以将成像模块和数字信号处理模块皆封装到鼠标芯片内部，从而使得鼠标传感器获取图像、以及处理图像的速度非常快，适合无人机各种状态时的定位需要，比如，无人机在悬停时的定位需要，或无人机飞行过程中的定位需要，尤其适合无人机高速飞行过程中的定位需要，在保证无人机定位的稳定性和可靠性的同时，提高定位速度。
下面结合附图对本发明无人机定位的实施例进行详细描述。
参见图2，为本发明无人机对地高度的测量方法的一个实施例流程图，该实施例应用于无人机上，该无人机包括第一传感器和第二传感器，第一传感器和第二传感器在垂直方向存在高度差，该方法包括以下步骤：
步骤210：通过第一传感器获取无人机在第一坐标系下的第一移动速度，以及通过第二传感器获取无人机在第一坐标系下的第二移动速度。
本实施例中，第一传感器和第二传感器可以都为鼠标传感器，也可以为其他类型的传感器，本实施例中对传感器的类型不做具体限制，只要能够获取无人机在第一坐标系下的第一移动速度或第二移动速度即可。其中第一坐标系可以为图像坐标系，第一坐标系下的第一移动速度或第二移动速度可以为无人机在图像坐标系的移动速度。
步骤220：根据无人机在第一坐标系下的第一移动速度、无人机在第一坐标系下的第二移动速度、以及第一传感器和第二传感器在垂直方向存在的高度差确定无人机的对地高度。
本实施例中，第一传感器和第二传感器在垂直方向存在的高度差必须大于零，一般可以在10厘米至15厘米之间。
由上述实施例可见，通过第一传感器获取无人机在第一坐标系下的第一移动速度，以及通过第二传感器获取无人机在第一坐标系下的第二移动速度，根据无人机在第一坐标系下的第一移动速度、无人机在第一坐标系下的第二移动速度、以及第一传感器和第二传感器在垂直方向存在的高度差确定无人机的对地高度，使得只通过两个传感器就能确定无人机的对地高度，从而降低了测量无人机的对地高度的难度，还提高了针对无人机对地高度测量的速度和精准度。
参见图3，为本发明无人机对地高度的测量方法的另一个实施例流程图，该实施例应用于无人机上，该无人机包括第一传感器和第二传感器，第一传感器和第二传感器在垂直方向存在高度差，在执行步骤220中根据无人机在第一坐标系下的第一移动速度、无人机在第一坐标系下的第二移动速度、以及第一传感器和第二传感器在垂直方向存在的高度差确定无人机的对地高度时，可以包括以下步骤：
步骤310：判断第一传感器的第一参数和第二传感器的第一参数、以及第一传感器的第二参数和第二传感器的第二参数是否都相同。若判断结果为是，则执行步骤320；若判断结果为否，则执行步骤330。
步骤320：根据无人机在第一坐标系下的第一移动速度、无人机在第一坐标系下的第二移动速度、以及第一传感器和第二传感器之间的高度差确定所述无人机的对地高度。
本实施例中，无人机相对于地面的高度h的计算过程，如公式(4)所示。
................................公式(4)
其中，ns1o是第一传感器s1测量的第一移动速度，ns2o是第二传感器s2测量的第二移动速度，L是第一传感器s1和第二传感器s2在垂直方向存在的高度差。
步骤330：根据无人机在第一坐标系下的第一移动速度、无人机在第一坐标系下的第二移动速度、第一传感器和第二传感器之间的高度差、第一传感器的第一参数和第二参数、以及第二传感器的第一参数和第二参数确定所述无人机的对地高度。
本实施例中，无人机相对于地面的高度h的计算过程，如公式(5)所示。
..................公式(5)
其中，ns1o是第一传感器s1测量的第一移动速度，ns2o是第二传感器s2测量的第二移动速度，ns1p是第一传感器s1的分辨率，ns2p是第二传感器s2的分辨率，α1为第一传感器s1镜头的视野度数，α2为第二传感器s2镜头的视野度数，L是第一传感器s1和第二传感器s2在垂直方向存在的高度差。
由上述实施例可见，确定无人机的对地高度时，可以根据第一传感器的第一参数和第二传感器的第一参数、以及第一传感器的第二参数和第二传感器的第二参数是否都相同进行不同的处理，从而提高了针对无人机对地高度测量的速度和精准度。
参见图4，为本发明无人机定位方法的一个实施例流程图，该实施例应用于无人机上，该无人机包括第一传感器和第二传感器，第一传感器和第二传感器在垂直方向存在高度差，该方法包括以下步骤：
步骤410：通过第一传感器获取无人机在第一坐标系下的第一移动速度，以及通过第二传感器获取无人机在第一坐标系下的第二移动速度。
步骤420：根据无人机在第一坐标系下的第一移动速度、无人机在第一坐标系下的第二移动速度、以及第一传感器和第二传感器在垂直方向存在的高度差确定无人机的对地高度。
上述步骤410和步骤420确定无人机的对地高度的过程与图2或图3所示的无人机对地高度的测量过程相同，在这里不再赘述。
步骤430：根据无人机的对地高度确定无人机在第二坐标系下的移动速度。
本实施例中，无人机包括第一传感器和第二传感器，第一传感器和第二传感器在垂直方向存在高度差。故第一传感器的对地高度和第二传感器的对地高度与无人机的对地高度可能相同，也可能不同。另外，第二坐标系可以为世界坐标系。
比如：第一传感器的对地高度和无人机的对地高度相同，则可以利用第一传感器的对地高度确定无人机在世界坐标系下的移动速度。
又比如：第一传感器的对地高度和无人机的对地高度相同，第二传感器的对地高度和无人机的对地高度不同，则可以根据第一传感器的对地高度、第一传感器和第二传感器在垂直方向存在的高度差计算第二传感器的对地高度，再根据第二传感器的对地高度确定无人机在世界坐标系下的移动速度。
步骤440：根据无人机在第二坐标系下的移动速度确定无人机相对于起飞点的水平位置。
本实施例中，可以对无人机在第二坐标系下的移动速度进行处理，处理方式可以为滤波处理，也可以为积分处理，进而确定无人机相对于起飞点的水平位置。
可选的，在根据无人机在第二坐标系下的移动速度确定无人机相对于起飞点的水平位置时，可以按无人机在起飞点起飞时刻到当前时刻的时间段内对无人机在第二坐标系下的移动速度进行积分，得到无人机相对于起飞点的水平位置。并且，其积分过程如公式(6)所示。
..........................................公式(6)
其中，p是无人机在第k时刻相对于起飞点的水平位置，k大于或等于1。
由上述实施例可见，通过第一传感器获取无人机在第一坐标系下的第一移动速度，以及通过第二传感器获取无人机在第一坐标系下的第二移动速度，根据无人机在第一坐标系下的第一移动速度、无人机在第一坐标系下的第二移动速度、以及第一传感器和第二传感器在垂直方向存在的高度差确定无人机的对地高度，根据无人机的对地高度确定无人机在第二坐标系下的移动速度，根据无人机在第二坐标系下的移动速度确定无人机相对于起飞点的水平位置，使得只通过两个传感器就能确定无人机的定位，从而降低了无人机定位的难度，还提高了无人机定位的速度和精准度。
参见图5，为本发明无人机定位方法的另一个实施例流程图，该实施例应用于无人机上，该无人机包括第一传感器和第二传感器，第一传感器和第二传感器在垂直方向存在高度差，在执行步骤430中根据无人机的对地高度确定无人机在第二坐标系下的移动速度时，可以包括以下步骤：
步骤510：判断无人机的滚转角和俯仰角是否都为零度。若判断结果为是，则执行步骤520或步骤530；若判断结果为否，则执行步骤540或步骤560。
本实施例中，无人机在第二坐标系下的移动速度的计算过程可以如公式(7)所示。
.........................公式(7)
其中，h是无人机的对地高度，θ为无人机的滚转角、Ф为无人机的俯仰角，np为传感器的分辨率，α为传感器镜头的视野度数，t为传感器中成像模块的采样时间，nox和noy分别为传感器输出的图像坐标下的x轴方向和y轴方向的移动速度，vx和vy分别是无人机在世界坐标下x轴方向和y轴方向的移动速度。
步骤520：根据无人机的对地高度计算第一传感器的对地高度，并根据第一传感器的对地高度、第一传感器的第一参数和第二参数、无人机在第一坐标系下的移动速度，确定无人机在第二坐标系下的移动速度，流程结束。
比如：无人机的对地高度与第一传感器的对地高度相同，皆为h，则无人机在第二坐标系下的移动速度的计算过程可以如公式(8)所示。
..........................公式(8)
其中，h是无人机的对地高度，ns1p为第一传感器的分辨率，α1为第一传感器镜头的视野度数，t1为第一传感器中成像模块的采样时间，ns1ox和ns1oy分别为第一传感器输出的图像坐标下的x轴方向和y轴方向的移动速度，vx和vy分别是无人机在世界坐标下x轴方向和y轴方向的移动速度。
步骤530：根据无人机的对地高度计算第二传感器的对地高度，并根据第二传感器的对地高度、第二传感器的第一参数和第二参数、无人机在第一坐标系下的移动速度，确定无人机在第二坐标系下的移动速度，流程结束。
比如：无人机的对地高度h与第一传感器的对地高度h1不同，L是第一传感器和第二传感器在垂直方向存在的高度差，即，L是h与h1的差值，则无人机在第二坐标系下的移动速度的计算过程可以如公式(9)所示。
.......................公式(9)
其中，h是无人机的对地高度，L是第一传感器和第二传感器在垂直方向存在的高度差，ns2p为第二传感器的分辨率，α2为第二传感器镜头的视野度数，t2为第二传感器中成像模块的采样时间，ns2ox和ns2oy分别为第二传感器输出的图像坐标下的x轴方向和y轴方向的移动速度，vx和vy分别是无人机在世界坐标下x轴方向和y轴方向的移动速度。
步骤540：根据无人机的对地高度计算第一传感器的对地高度，并根据第一传感器的对地高度、第一传感器的第一参数和第二参数、无人机在第一坐标系下的移动速度，获得无人机在第二坐标系下待修正的移动速度。
比如：第二坐标系为世界坐标系，无人机的对地高度与第一传感器的对地高度相同，皆为h，则无人机在第二坐标系下的移动速度的计算过程可以如公式(10)所示。
..........................公式(10)
其中，h是无人机的对地高度，ns1p为第一传感器的分辨率，α1为第一传感器镜头的视野度数，t1为第一传感器中成像模块的采样时间，ns1ox和ns1oy分别为第一传感器输出的图像坐标下的x轴方向和y轴方向的移动速度，和分别是无人机在世界坐标下x轴方向和y轴方向的待修正的移动速度。
步骤550：根据无人机的滚转角和俯仰角对无人机在第二坐标系下待修正的移动速度进行修正，获得无人机在第二坐标系下的移动速度，流程结束。
本实施例中，根据无人机的滚转角和俯仰角对无人机在第二坐标系下待修正的移动速度进行修正过程，如公式(11)所示。
............................................公式(11)
其中，θ为当前测得的滚转角、Ф为当前测得的俯仰角，和分别是无人机在世界坐标下x轴方向和y轴方向的待修正的移动速度，vx和vy分别是无人机在世界坐标下x轴方向和y轴方向的移动速度。
步骤560：根据无人机的对地高度计算第二传感器的对地高度，并根据第二传感器的对地高度、第二传感器的第一参数和第二参数、无人机在第一坐标系下的移动速度，获得无人机在第二坐标系下待修正的移动速度。
比如：无人机的对地高度h与第一传感器的对地高度h1不同，L是第一传感器s1和第二传感器s2在垂直方向存在的高度差，即，L是h与h1的差值，则无人机在第二坐标系下的移动速度的计算过程可以如公式(12)所示。
............................公式(12)
其中，h是无人机的对地高度，L是第一传感器和第二传感器在垂直方向存在的高度差，ns2p为第二传感器的分辨率，α2为第二传感器镜头的视野度数，t2为第二传感器中成像模块的采样时间，ns2ox和ns2oy分别为第二传感器输出的图像坐标下的x轴方向和y轴方向的移动速度，和分别是无人机在世界坐标下x轴方向和y轴方向的待修正的移动速度。
步骤570：根据无人机的滚转角和俯仰角对无人机在第二坐标系下待修正的移动速度进行修正，获得无人机在第二坐标系下的移动速度，流程结束。
本实施例中，根据无人机的滚转角和俯仰角对无人机在第二坐标系下待修正的移动速度进行修正过程，如公式(11)所示。
由上述实施例可见，根据无人机的对地高度确定无人机在第二坐标系下的移动速度时，可以根据无人机的滚转角和俯仰角是否都为零度进行不同的处理，从而提高了无人机在第二坐标系下的移动速度的计算速度，进而提高了无人机的定位速度。
与前述无人机对地高度的测量方法和无人机定位方法的实施例相对应，本发明还提供了无人机对地高度的测量装置和无人机定位装置的实施例。
本发明无人机对地高度的测量装置和无人机定位装置的实施例可以应用在无人机上。装置实施例可以通过软件实现，也可以通过硬件或者软硬件结合的方式实现。以软件实现为例，作为一个逻辑意义上的装置，是通过其所在设备的处理器将非易失性存储器中对应的计算机程序指令读取到内存中运行形成的。从硬件层面而言，如图6所示，为本发明无人机对地高度的测量装置和无人机定位装置所在设备的一种硬件结构图，除了图6所示的处理器、网络接口、内存以及非易失性存储器之外，实施例中装置所在的设备通常还可以包括其他硬件，如负责处理报文的转发芯片等等；从硬件结构上来讲该设备还可能是分布式的设备，可能包括多个接口卡，以便在硬件层面进行报文处理的扩展。
参见图7，为本发明无人机对地高度的测量装置的一个实施例框图，所述装置可以应用在无人机上，该无人机包括第一传感器和第二传感器，第一传感器和第二传感器在垂直方向存在高度差，可以用于执行图2或图3所示的无人机定位方法，所述装置包括：获取单元71和确定单元72。
其中，获取单元71用于通过第一传感器获取无人机在第一坐标系下的第一移动速度，以及通过第二传感器获取无人机在第一坐标系下的第二移动速度。
确定单元72用于根据所述第一移动速度、所述第二移动速度、以及所述高度差确定所述无人机的对地高度。
在一个可选的实现方式中，所述确定单元72包括：第一判断单元和第一执行单元(图7中未示出)。
其中，第一判断单元用于判断第一传感器的第一参数和第二传感器的第一参数、以及第一传感器的第二参数和第二传感器的第二参数是否都相同。
第一执行单元用于若第一判断单元的判断结果为是，则根据无人机在第一坐标系下的第一移动速度、无人机在第一坐标系下的第二移动速度、以及第一传感器和第二传感器之间的高度差确定所述无人机的对地高度。
另一个可选的实现方式中，所述确定单元72包括：第二判断单元和第二执行单元(图7中未示出)。
其中，第二判断单元用于判断第一传感器的第一参数和第二传感器的第一参数、以及第一传感器的第二参数和第二传感器的第二参数是否都相同。
第二执行单元用于若第二判断单元的判断结果为否，则根据无人机在第一坐标系下的第一移动速度、无人机在第一坐标系下的第二移动速度、第一传感器和第二传感器之间的高度差、第一传感器的第一参数和第二参数、以及第二传感器的第一参数和第二参数确定所述无人机的对地高度。
参见图8，为本发明无人机定位装置的一个实施例框图，所述装置可以应用在无人机上，该无人机包括第一传感器和第二传感器，第一传感器和第二传感器在垂直方向存在高度差，可以用于执行图4或图5所示的无人机定位方法，所述装置包括：获取单元81、第一确定单元82、第二确定单元83和第三确定单元84。
其中，获取单元81用于通过第一传感器获取无人机在第一坐标系下的第一移动速度，以及通过第二传感器获取无人机在第一坐标系下的第二移动速度；
第一确定单元82用于根据所述第一移动速度、所述第二移动速度、以及所述高度差确定所述无人机的对地高度。
第二确定单元83用于根据无人机的对地高度确定无人机在第二坐标系下的移动速度。
第三确定单元84用于根据无人机在第二坐标系下的移动速度确定无人机相对于起飞点的水平位置。
在一个可选的实现方式中，第二确定单元83包括：第一判断单元和第一执行单元(图8中未示出)。
其中，第一判断单元用于判断无人机的滚转角和俯仰角是否都为零度；
第一执行单元用于若第一判断单元的判断结果为是，则根据无人机的对地高度计算第一传感器的对地高度，并根据第一传感器的对地高度、第一传感器的第一参数和第二参数、无人机在第一坐标系下的移动速度，确定无人机在第二坐标系下的移动速度；或者，根据无人机的对地高度计算第二传感器的对地高度，并根据第二传感器的对地高度、第二传感器的第一参数和第二参数、无人机在第一坐标系下的移动速度，确定无人机在第二坐标系下的移动速度。
另一个可选的实现方式中，第二确定单元83包括：第二判断单元和第二执行单元(图8中未示出)。
其中，第二判断单元用于判断无人机的滚转角和俯仰角是否都为零度；
第二执行单元用于若第二判断单元的判断结果为否，则根据无人机的对地高度计算第一传感器的对地高度，并根据第一传感器的对地高度、第一传感器的第一参数和第二参数、无人机在第一坐标系下的移动速度，获得无人机在第二坐标系下待修正的移动速度；根据无人机的滚转角和俯仰角对无人机在第二坐标系下待修正的移动速度进行修正，获得无人机在第二坐标系下的移动速度；或者，根据无人机的对地高度计算第二传感器的对地高度，并根据第二传感器的对地高度、第二传感器的第一参数和第二参数、无人机在第一坐标系下的移动速度，获得无人机在第二坐标系下待修正的移动速度；根据无人机的滚转角和俯仰角对无人机在第二坐标系下待修正的移动速度进行修正，获得无人机在第二坐标系下的移动速度。
另一个可选的实现方式中，第三确定单元84具体用于按无人机在起飞点起飞时刻到当前时刻的时间段内对无人机在第二坐标系下的移动速度进行积分，得到无人机相对于起飞点的水平位置。
上述装置中各个单元的功能和作用的实现过程具体详见上述方法中对应步骤的实现过程，在此不再赘述。
对于装置实施例而言，由于其基本对应于方法实施例，所以相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本发明方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
由上述实施例可见，通过第一传感器获取无人机在第一坐标系下的移动速度；获取无人机在第二坐标系下的移动速度；根据无人机在第一坐标系下的移动速度和无人机在第二坐标系下的移动速度确定无人机相对于地面的高度，从而提高了针对无人机对地高度测量的速度和精准度。
以及，通过第一传感器获取无人机在第一坐标系下的第一移动速度，以及通过第二传感器获取无人机在第一坐标系下的第二移动速度，根据无人机在第一坐标系下的第一移动速度、无人机在第一坐标系下的第二移动速度、以及第一传感器和第二传感器在垂直方向存在的高度差确定无人机的对地高度，根据无人机的对地高度确定无人机在第二坐标系下的移动速度，根据无人机在第二坐标系下的移动速度确定无人机相对于起飞点的水平位置，使得只通过两个传感器就能确定无人机的定位，从而降低了无人机定位的难度，还提高了无人机定位的速度和精准度。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。
Claims (12)
1.一种无人机对地高度的测量方法，其特征在于，该无人机包括第一传感器和第二传感器，第一传感器和第二传感器在垂直方向存在高度差，所述方法包括：
通过第一传感器获取无人机在第一坐标系下的第一移动速度，以及通过第二传感器获取无人机在第一坐标系下的第二移动速度，其中，根据第一移动速度、第二移动速度计算得到的无人机在第二坐标系下的移动速度v相同；
其中，ns1o是第一传感器测量的第一移动速度，ns1p是第一传感器的第一参数，α1为第一传感器镜头的第二参数，h是第一传感器即无人机相对于地面的高度，t1为第一传感器中成像模块的采样时间；
其中，ns2o是第二传感器测量的第二移动速度，ns2p是第二传感器的第一参数，α2为第二传感器镜头的第二参数，h1是第二传感器相对于地面的高度，t2为第二传感器中成像模块的采样时间；
判断第一传感器的第一参数和第二传感器的第一参数、以及第一传感器的第二参数和第二传感器的第二参数是否都相同；
若判断结果为是，利用第二传感器计算无人机相对于地面的移动速度
其中，L是第一传感器和第二传感器之间的高度差；
则根据无人机在第一坐标系下的第一移动速度、无人机在第一坐标系下的第二移动速度、以及第一传感器和第二传感器之间的高度差确定所述无人机的对地高度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
判断第一传感器的第一参数和第二传感器的第一参数、以及第一传感器的第二参数和第二传感器的第二参数是否都相同；
若判断结果为否，则根据无人机在第一坐标系下的第一移动速度、无人机在第一坐标系下的第二移动速度、第一传感器和第二传感器之间的高度差、第一传感器的第一参数和第二参数、以及第二传感器的第一参数和第二参数确定所述无人机的对地高度。
3.一种无人机定位方法，其特征在于，该无人机包括第一传感器和第二传感器，第一传感器和第二传感器在垂直方向存在高度差，该方法应用权利要求1至2任一项所测得的无人机对地高度，包括：
通过第一传感器获取无人机在第一坐标系下的第一移动速度，以及通过第二传感器获取无人机在第一坐标系下的第二移动速度，其中，根据第一移动速度、第二移动速度计算得到的无人机在第二坐标系下的移动速度v相同；
其中，ns1o是第一传感器测量的第一移动速度，ns1p是第一传感器的第一参数，α1为第一传感器镜头的第二参数，h是第一传感器即无人机相对于地面的高度，t1为第一传感器中成像模块的采样时间；
其中，ns2o是第二传感器测量的第二移动速度，ns2p是第二传感器的第一参数，α2为第二传感器镜头的第二参数，h1是第二传感器相对于地面的高度，t2为第二传感器中成像模块的采样时间；
判断第一传感器的第一参数和第二传感器的第一参数、以及第一传感器的第二参数和第二传感器的第二参数是否都相同；
若判断结果为是，利用第二传感器计算无人机相对于地面的移动速度
其中，L是第一传感器和第二传感器之间的高度差；
根据所述第一移动速度、所述第二移动速度、以及所述高度差确定所述无人机的对地高度；
根据无人机的对地高度确定无人机在第二坐标系下的移动速度；
根据无人机在第二坐标系下的移动速度确定无人机相对于起飞点的水平位置。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据无人机的对地高度计算无人机在第二坐标系下的移动速度具体包括：
判断无人机的滚转角和俯仰角是否都为零度；
若判断结果为是，则
根据无人机的对地高度计算第一传感器的对地高度，并根据第一传感器的对地高度、第一传感器的第一参数和第二参数、无人机在第一坐标系下的移动速度，确定无人机在第二坐标系下的移动速度；
或者，根据无人机的对地高度计算第二传感器的对地高度，并根据第二传感器的对地高度、第二传感器的第一参数和第二参数、无人机在第一坐标系下的移动速度，确定无人机在第二坐标系下的移动速度。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据无人机的对地高度计算无人机在第二坐标系下的移动速度具体包括：
判断无人机的滚转角和俯仰角是否都为零度；
若判断结果为否，则
根据无人机的对地高度计算第一传感器的对地高度，并根据第一传感器的对地高度、第一传感器的第一参数和第二参数、无人机在第一坐标系下的移动速度，获得无人机在第二坐标系下待修正的移动速度；
根据无人机的滚转角和俯仰角对无人机在第二坐标系下待修正的移动速度进行修正，获得无人机在第二坐标系下的移动速度；
或者，根据无人机的对地高度计算第二传感器的对地高度，并根据第二传感器的对地高度、第二传感器的第一参数和第二参数、无人机在第一坐标系下的移动速度，获得无人机在第二坐标系下待修正的移动速度；
根据无人机的滚转角和俯仰角对无人机在第二坐标系下待修正的移动速度进行修正，获得无人机在第二坐标系下的移动速度。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述根据无人机在第二坐标系下的移动速度确定无人机相对于起飞点的水平位置具体包括：
按无人机在起飞点起飞时刻到当前时刻的时间段内对无人机在第二坐标系下的移动速度进行积分，得到无人机相对于起飞点的水平位置。
7.一种无人机对地高度的测量装置，其特征在于，该无人机包括第一传感器和第二传感器，第一传感器和第二传感器在垂直方向存在高度差，所述装置包括：
获取单元，用于通过第一传感器获取无人机在第一坐标系下的第一移动速度，以及通过第二传感器获取无人机在第一坐标系下的第二移动速度，其中，根据第一移动速度、第二移动速度计算得到的无人机在第二坐标系下的移动速度v相同；
其中，ns1o是第一传感器测量的第一移动速度，ns1p是第一传感器的第一参数，α1为第一传感器镜头的第二参数，h是第一传感器即无人机相对于地面的高度，t1为第一传感器中成像模块的采样时间；
其中，ns2o是第二传感器测量的第二移动速度，ns2p是第二传感器的第一参数，α2为第二传感器镜头的第二参数，h1是第二传感器相对于地面的高度，t2为第二传感器中成像模块的采样时间；
第一判断单元，用于判断第一传感器的第一参数和第二传感器的第一参数、以及第一传感器的第二参数和第二传感器的第二参数是否都相同；
第一执行单元，用于若第一判断单元的判断结果为是，利用第二传感器计算无人机相对于地面的移动速度
其中，L是第一传感器和第二传感器之间的高度差；
则根据无人机在第一坐标系下的第一移动速度、无人机在第一坐标系下的第二移动速度、以及第一传感器和第二传感器之间的高度差确定所述无人机的对地高度。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
第二判断单元，用于判断第一传感器的第一参数和第二传感器的第一参数、以及第一传感器的第二参数和第二传感器的第二参数是否都相同；
第二执行单元，用于若第二判断单元的判断结果为否，则根据无人机在第一坐标系下的第一移动速度、无人机在第一坐标系下的第二移动速度、第一传感器和第二传感器之间的高度差、第一传感器的第一参数和第二参数、以及第二传感器的第一参数和第二参数确定所述无人机的对地高度。
9.一种无人机定位装置，其特征在于，该无人机包括第一传感器和第二传感器，第一传感器和第二传感器在垂直方向存在高度差，该装置应用权利要求7至8任一项所测得的无人机对地高度，包括：
获取单元，用于通过第一传感器获取无人机在第一坐标系下的第一移动速度，以及通过第二传感器获取无人机在第一坐标系下的第二移动速度，其中，根据第一移动速度、第二移动速度计算得到的无人机在第二坐标系下的移动速度v相同；
其中，ns1o是第一传感器测量的第一移动速度，ns1p是第一传感器的第一参数，α1为第一传感器镜头的第二参数，h是第一传感器即无人机相对于地面的高度，t1为第一传感器中成像模块的采样时间；
其中，ns2o是第二传感器测量的第二移动速度，ns2p是第二传感器的第一参数，α2为第二传感器镜头的第二参数，h1是第二传感器相对于地面的高度，t2为第二传感器中成像模块的采样时间；
判断第一传感器的第一参数和第二传感器的第一参数、以及第一传感器的第二参数和第二传感器的第二参数是否都相同；
若判断结果为是，利用第二传感器计算无人机相对于地面的移动速度
其中，L是第一传感器和第二传感器之间的高度差；
第一确定单元，用于根据所述第一移动速度、所述第二移动速度、以及所述高度差确定所述无人机的对地高度；
第二确定单元，用于根据无人机的对地高度确定无人机在第二坐标系下的移动速度；
第三确定单元，用于根据无人机在第二坐标系下的移动速度确定无人机相对于起飞点的水平位置。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述第二确定单元包括：
第一判断单元，用于判断无人机的滚转角和俯仰角是否都为零度；
第一执行单元，用于若第一判断单元的判断结果为是，则根据无人机的对地高度计算第一传感器的对地高度，并根据第一传感器的对地高度、第一传感器的第一参数和第二参数、无人机在第一坐标系下的移动速度，确定无人机在第二坐标系下的移动速度；或者，根据无人机的对地高度计算第二传感器的对地高度，并根据第二传感器的对地高度、第二传感器的第一参数和第二参数、无人机在第一坐标系下的移动速度，确定无人机在第二坐标系下的移动速度。
11.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述第二确定单元包括：
第二判断单元，用于判断无人机的滚转角和俯仰角是否都为零度；
第二执行单元，用于若第二判断单元的判断结果为否，则根据无人机的对地高度计算第一传感器的对地高度，并根据第一传感器的对地高度、第一传感器的第一参数和第二参数、无人机在第一坐标系下的移动速度，获得无人机在第二坐标系下待修正的移动速度；根据无人机的滚转角和俯仰角对无人机在第二坐标系下待修正的移动速度进行修正，获得无人机在第二坐标系下的移动速度；或者，根据无人机的对地高度计算第二传感器的对地高度，并根据第二传感器的对地高度、第二传感器的第一参数和第二参数、无人机在第一坐标系下的移动速度，获得无人机在第二坐标系下待修正的移动速度；根据无人机的滚转角和俯仰角对无人机在第二坐标系下待修正的移动速度进行修正，获得无人机在第二坐标系下的移动速度。
12.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述第三确定单元具体用于按无人机在起飞点起飞时刻到当前时刻的时间段内对无人机在第二坐标系下的移动速度进行积分，得到无人机相对于起飞点的水平位置。
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