CN109934908A - 一种基于无人机的实际场景建模方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于无人机的实际场景建模方法，包括以下步骤：运行无人机至实际场景中，并开启激光测距仪；微处理器将激光测距仪开启后无人机所在的位置作为三维空间直角坐标系的原点建立三维空间直角坐标系；获取初始位置的障碍物边界点的坐标，无人机沿x轴方向行进距离s，再获取无人机移动后的障碍物边界点的坐标，以此循环m次，得到m组障碍物边界点空间坐标，根据m组障碍物边界点空间坐标建立x轴方向的三维场景；无人机回到原点，以相同的方式建立y轴方向的三维场景；将得到的x轴方向的三维场景和y轴方向的三维场景在三维建模软件中进行重建得到实际场景模型。本发明能够对现实场景进行建模。

Description

一种基于无人机的实际场景建模方法
技术领域
本发明涉及场景建模技术领域，特别是涉及一种基于无人机的实际场景建模方法。
背景技术
现如今，随着无人机技术和虚拟现实技术的发展，虚拟场景和现实场景的交互越来越频繁，在无人机半硬件仿真过程中，无人机可以在虚拟场景中调试相应的参数和进行相应的仿真，但是场景与现实中有较大差距。无人机的易损坏性使得半硬件仿真具有很大的现实意义和研究意义，更多的无人机厂商开始开发无人机仿真平台，而无人机的试验需要较大的空间以及越来越严格的飞行许可，使得研究人员对无人机的研究越来越受到约束。因此，需要对现实场景进行建模，然后输入到计算机中进行多次仿真操作以及其他更加复杂的算法研究，使得无人机技术和虚拟现实技术进一步融合和发展。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于无人机的实际场景建模方法，能够对现实场景进行建模。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种基于无人机的实际场景建模方法，采用的无人机上设置有激光测距仪和微处理器，包括以下步骤：
(1)运行无人机至实际场景中，并开启激光测距仪；
(2)微处理器将激光测距仪开启后无人机所在的位置作为三维空间直角坐标系的原点，并以无人机的前进方向为x轴，竖直方向为z轴建立三维空间直角坐标系；
(3)获取初始位置的障碍物边界点的坐标，无人机沿x轴方向行进距离s，再获取无人机移动后的障碍物边界点的坐标，以此循环m次，得到m组障碍物边界点空间坐标，根据m组障碍物边界点空间坐标建立x轴方向的三维场景；
(4)无人机回到原点，以与步骤(3)相同的方式建立y轴方向的三维场景；
(5)将得到的x轴方向的三维场景和y轴方向的三维场景在三维建模软件中进行重建得到实际场景模型。
所述步骤(1)中激光测距仪在无人机定高模式稳定的情况下开启。
所述步骤(3)具体为：无人机以z轴为旋转轴旋转角度a，激光测距仪测量障碍物边界点至无人机的距离d，以及障碍物边界点与无人机的连线与z轴的夹角b，微处理器通过立体几何求解得到障碍物边界点在y轴的映射距离l，得到障碍物边界点的空间坐标为(dcosa,dcosb,l)，微处理器保存每个障碍物边界点的坐标；无人机沿x轴方向行进距离s，激光测距仪测量此时障碍物边界点至无人机的距离d1，以及此时障碍物边界点与无人机的连线与z轴的夹角b1，微处理器通过立体几何求解得到此时障碍物边界点在y轴的映射距离l1，得到新的障碍物边界点的空间坐标为(d1cosa+s,d1cosb1,l1)，以此循环m次后，得到m组障碍物边界点空间坐标，根据m组障碍物边界点空间坐标建立x轴方向的三维场景。
有益效果
由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本发明有良好的实用性，对现实场景进行建模，方便对实际场景的仿真研究，使科研仿真实验更具有实际应用价值，使无人机技术和虚拟现实技术进一步融合和发展。
附图说明
图1是本发明的原理图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本发明的实施方式涉及一种基于无人机的实际场景建模方法，采用的无人机上设置有激光测距仪和微处理器，其中，无人机为市面上常见无人机，可以是多旋翼无人机或其他种类，激光测距仪用于进行场景的边界测距，微处理器进行相应边界数据的记录，包括以下步骤：
运行无人机至实际场景中，，并在无人机定高模式稳定的情况下开启激光测距仪。
所述微处理器2在激光测距仪1开启后记录无人机此时位置为三维空间坐标原点O(0,0,0)，使用的定位方法不计入专利保护范围，室外为GPS定位，室内为wifi定位方法。以无人机前进方法为x轴，竖直方向为z轴进行空间三维直角坐标系
在激光测距仪开启后，微处理器将无人机此时所在的位置作为三维空间直角坐标系的原点O(0,0,0)，并以无人机的前进方向为x轴，竖直方向为z轴建立三维空间直角坐标系。另外，无人机还通过定位模块进行定位，如果在室外可以采用GPS定位，如果在室内则可以采用wifi定位。
所述激光测距仪通过激光对障碍物进行测距具体为：如图1所示，无人机以z轴为旋转轴旋转角度a，激光测距仪测量障碍物边界点至无人机的距离d，以及障碍物边界点与无人机的连线与z轴的夹角b，微处理器通过立体几何求解得到障碍物边界点在y轴的映射距离l，得到障碍物边界点的空间坐标为(dcosa,dcosb,l)，微处理器保存每个障碍物边界点的坐标；无人机沿x轴方向行进距离s，激光测距仪测量此时障碍物边界点至无人机的距离d1，以及此时障碍物边界点与无人机的连线与z轴的夹角b1，微处理器通过立体几何求解得到此时障碍物边界点在y轴的映射距离l1，得到新的障碍物边界点的空间坐标为(d1cosa+s,d1cosb1,l1)，以此循环m次后，得到m组障碍物边界点空间坐标，根据m组障碍物边界点空间坐标建立x轴方向的三维场景。
将无人机飞回原点，并以与建立x轴方向的三维场景相同的方式建立y轴方向的三维场景。
最后将得到的x轴方向的三维场景和y轴方向的三维场景在三维建模软件中进行重建得到实际场景模型。
不难发现，本发明基于无人机的实际场景建模方法旨在对现实场景进行建模，方便对实际场景的仿真研究，使科研仿真实验更具有实际应用价值，使无人机技术和虚拟现实技术进一步融合和发展。

Claims (3)

1.一种基于无人机的实际场景建模方法，其特征在于，采用的无人机上设置有激光测距仪和微处理器，包括以下步骤：
(1)运行无人机至实际场景中，并开启激光测距仪；
(2)微处理器将激光测距仪开启后无人机所在的位置作为三维空间直角坐标系的原点，并以无人机的前进方向为x轴，竖直方向为z轴建立三维空间直角坐标系；
(3)获取初始位置的障碍物边界点的坐标，无人机沿x轴方向行进距离s，再获取无人机移动后的障碍物边界点的坐标，以此循环m次，得到m组障碍物边界点空间坐标，根据m组障碍物边界点空间坐标建立x轴方向的三维场景；
(4)无人机回到原点，以与步骤(3)相同的方式建立y轴方向的三维场景；
(5)将得到的x轴方向的三维场景和y轴方向的三维场景在三维建模软件中进行重建得到实际场景模型。
2.根据权利要求1所述的基于无人机的实际场景建模方法，其特征在于，所述步骤(1)中激光测距仪在无人机定高模式稳定的情况下开启。
3.根据权利要求1所述的基于无人机的实际场景建模方法，其特征在于，所述步骤(3)具体为：无人机以z轴为旋转轴旋转角度a，激光测距仪测量障碍物边界点至无人机的距离d，以及障碍物边界点与无人机的连线与z轴的夹角b，微处理器通过立体几何求解得到障碍物边界点在y轴的映射距离l，得到障碍物边界点的空间坐标为(dcosa,dcosb,l)，微处理器保存每个障碍物边界点的坐标；无人机沿x轴方向行进距离s，激光测距仪测量此时障碍物边界点至无人机的距离d1，以及此时障碍物边界点与无人机的连线与z轴的夹角b1，微处理器通过立体几何求解得到此时障碍物边界点在y轴的映射距离l1，得到新的障碍物边界点的空间坐标为(d1cosa+s,d1cosb1,l1)，以此循环m次后，得到m组障碍物边界点空间坐标，根据m组障碍物边界点空间坐标建立x轴方向的三维场景。
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