CN106767719B - 无人机角度的计算方法及气体遥测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种无人机角度的计算方法及应用该方法的气体遥测方法，计算方法包括以下步骤：(A1)在无人机的下方拍摄飞行中的无人机，从而获得无人机的图像；(A2)利用霍夫变换算法获得所述图像中的标志图形；(A3)根据所述标志图形在坐标系中的位置而获得所述无人机的角度。本发明具有耗时短、精度高等优点。

Description

无人机角度的计算方法及气体遥测方法
技术领域
本发明涉及无人机，特别涉及无人机角度的计算方法及应用该方法的气体遥测方法。
背景技术
无人机在楼宇间飞行时，由于受磁干扰而导致朝向不准确。因此，无法精确利用陀螺仪计算出当前飞机的朝向，进而无法对准进行空中作业。
目前，获得无人机旋转角度的方法为：通过地面摄像头采集无人机在空中的画面，通过模板和摄像头采集画面进行匹配，找到飞机的大致位置，并以不同的角度旋转模板找到最相似的飞机旋转角度。
利用模板匹配来计算无人机的旋转角度，必须旋转模板，并做多次迭代匹配，带来了极大的运算量和运算时间(>100ms，而摄像头的数据是30fps或者33ms/帧)，引入延迟的结果，无法做到实时精准的控制飞机。
发明内容
为解决上述现有技术方案中的不足，本发明提供了一种耗时短、精准的无人机角度的计算方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种无人机角度的计算方法，所述无人机角度的计算方法包括以下步骤：
(A1)在无人机的下方拍摄飞行中的无人机，从而获得无人机的图像；
(A2)利用霍夫变换算法获得所述图像中的标志图形；
(A3)根据所述标志图形在坐标系中的位置而获得所述无人机的角度。
本发明提供了一种应用上述无人机角度的计算方法的气体遥测方法，该发明目的是通过以下技术方案得以实现的：
气体遥测方法，所述气体遥测方法包括以下步骤：
(B1)根据上述的无人机角度的计算方法，获得无人机的角度；
(B2)操控所述无人机旋转，使得无人机达到既定方向；
(B3)无人机携带的遥测仪检测待测区域内气体的参数。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：
1.降低了算法的复杂度，从而减少了计算量，耗时不超过10ms，达到了实时得到角度；
2.角度的检测准确度非常高，误差仅为±0.0001度。
附图说明
参照附图，本发明的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于举例说明本发明的技术方案，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中：
图1是根据本发明实施例1的无人机角度的计算方法的流程图。
具体实施方式
图1和以下说明描述了本发明的可选实施方式以教导本领域技术人员如何实施和再现本发明。为了教导本发明技术方案，已简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些实施方式的变型或替换将在本发明的范围内。本领域技术人员应该理解下述特征能够以各种方式组合以形成本发明的多个变型。由此，本发明并不局限于下述可选实施方式，而仅由权利要求和它们的等同物限定。
实施例1：
图1示意性地给出了本发明实施例的无人机角度的计算方法的流程图，如图1所示，所述无人机角度的计算方法包括以下步骤：
(A1)在无人机的下方拍摄飞行中的无人机，从而获得无人机的图像
所述无人机固有的部件或添加的部件的轮廓为霍夫变换算法可识别的图形，如直线、圆形等；
(A2)排除所述无人机的图像中与无人机无关的信息，获得仅包含无人机的图像；
利用霍夫变换算法获得所述仅包含无人机的图像中的标志图形，该标志图形为所述可识别的图形，也即对应于无人机固有的部件或添加的部件的轮廓；
(A3)根据所述标志图形在坐标系中的位置而获得所述无人机的角度，所述无人机的角度是标志图形相对无人机既定方向的夹角；
(A4)利用所述标志图形、无人机的既定方向获知所述无人机的旋转角度。
实施例2：
根据本发明实施例1的无人机角度的计算方法在气体遥测中的应用例。
在该应用例中，无人机是四轴无人机，相邻机臂间的夹角为90度；机臂的轮廓为直线状，作为霍夫变换算法可识别的图形；相邻机臂之间的无人机的轮廓具有不同。
本发明实施例的气体遥测方法，所述气体遥测方法包括以下步骤：
(B1)获得无人机角度，具体为：
(A1)在无人机的下方拍摄飞行中的无人机，从而获得无人机的图像
所述无人机固有的机臂的轮廓为霍夫变换算法可识别的直线，相邻机臂之间的无人机的轮廓具有直线、非直线；
(A2)排除所述无人机的图像中与无人机无关的信息，获得仅包含无人机的图像；
利用霍夫变换算法获得所述仅包含无人机的图像中的标志图形，该标志图形包括与机臂对应的直线；
(A3)根据所述标志图形在坐标系中的位置、无人机既定方向而获得所述无人机的角度，所述无人机的角度是标志图形相对无人机既定方向的夹角；
当无人机机臂完全相同，且相邻机臂之间的夹角均为90度时，利用机臂对应的直线、机臂之间的无人机的轮廓的不同(也即特定的机臂具有了特异性，以便区分)去获得对比对应的直线与既定方向间的夹角；
当无人机的机臂不相同时，利用机臂对应的直线即可获得无人机相对既定方向的夹角；
(A4)利用所述标志图形、无人机的既定方向获知所述无人机的旋转角度；
(B2)操控所述无人机旋转，使得无人机达到既定方向；
(B3)无人机携带的遥测仪检测待测区域内气体的参数，如气体的浓度或速度或温度。
实施例3：
根据本发明实施例1的无人机角度的计算方法在气体遥测中的应用例。
在该应用例中，无人机是四轴无人机，相邻机臂间的夹角为90度；相邻的二个机臂上添加圆形部件(另二个机臂没有添加圆形部件)，圆形部件对应的圆形、机臂对应的直线作为霍夫变换算法可识别的图形。
本发明实施例的气体遥测方法，所述气体遥测方法包括以下步骤：
(B1)获得无人机角度，具体为：
(A1)在无人机的下方拍摄飞行中的无人机，从而获得无人机的图像
所述无人机固有的机臂的轮廓、圆形部件为霍夫变换算法可识别的图形，包括直线、圆形；
(A2)排除所述无人机的图像中与无人机无关的信息，获得仅包含无人机的图像；
利用霍夫变换算法获得所述仅包含无人机的图像中的标志图形，该标志图形包括与机臂对应的直线、圆形部件对应的圆形；具有圆形部件的机臂对应于直线和圆形的组合；不具有圆形部件的机臂仅对应于直线，即为单独的直线；
(A3)利用(机臂对应的)直线和圆形的组合、单独的直线在坐标系中的位置、无人机既定方向而获得所述无人机的角度，也即标志图形相对无人机既定方向的夹角；
(A4)利用所述标志图形、无人机的既定方向获知所述无人机的旋转角度；
(B2)操控所述无人机旋转，使得无人机达到既定方向；
(B3)无人机携带的遥测仪检测待测区域内气体的参数，如气体的浓度或速度或温度。

Claims (8)

1.一种无人机角度的计算方法，所述无人机角度的计算方法包括以下步骤：
(A1)在无人机的下方拍摄飞行中的无人机，从而获得无人机的图像；
(A2)利用霍夫变换算法获得所述无人机图像中的标志图形，所述标志图形对应于所述无人机固有的部件或添加的部件的轮廓；
(A3)根据所述标志图形在坐标系中的位置而获得所述无人机的角度，所述无人机的角度是标志图形相对无人机既定方向的夹角。
2.根据权利要求1所述的无人机角度的计算方法，其特征在于：所述无人机角度的计算方法进一步包括以下步骤：
(A4)利用所述标志图形、无人机的既定方向获知所述无人机的旋转角度。
3.根据权利要求1所述的无人机角度的计算方法，其特征在于：所述标志图形是直线或圆形。
4.根据权利要求3所述的无人机角度的计算方法，其特征在于：所述固有的部件为直线状的机臂。
5.根据权利要求1所述的无人机角度的计算方法，其特征在于：步骤(A2)具体包括：
排除图像中与无人机无关的信息，获得仅包含无人机的图像；
利用霍夫变换算法处理所述仅包括无人机的图像。
6.根据权利要求1所述的无人机角度的计算方法，其特征在于：所述无人机是四轴无人机，相邻机臂间的夹角为90度。
7.气体遥测方法，所述气体遥测方法包括以下步骤：
(B1)根据权利要求1-6任一所述的无人机角度的计算方法，获得无人机的角度；
(B2)操控所述无人机旋转，使得无人机达到既定方向；
(B3)无人机携带的遥测仪检测待测区域内气体的参数。
8.根据权利要求7所述的气体遥测方法，其特征在于：所述参数为气体的浓度或速度或温度。
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