CN111610799A - 一种四旋翼无人机的网络控制方法、计算机设备及存储介质 - Google Patents

一种四旋翼无人机的网络控制方法、计算机设备及存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明提出一种四旋翼无人机的网络控制方法、计算机设备及存储介质,所述方法包括:步骤1、四旋翼无人机借助地面中转端实现与用户计算机无线通信;步骤2、四旋翼无人机利用自身携带的图像采集设备进行场景拍摄,从而获取图像信息,同时,四旋翼无人机利用自身携带的传感器获取无人机位姿信息;步骤3、四旋翼无人机与用户计算机分享图像信息和无人机位姿信息;步骤4、用户计算机处理分析接收到的信息并通过网络完成对四旋翼无人机的控制;本发明采用的四旋翼无人机网络控制方法,使用无线入网方式,通过无人机携带的相关传感器进行定位,实现对四旋翼无人机的远程控制。

Description

一种四旋翼无人机的网络控制方法、计算机设备及存储介质
技术领域
本发明属于通信技术领域,特别是涉及一种四旋翼无人机的网络控制方法、计算机设备及存储介质。
背景技术
随着无人机及其相关技术的不断发展,越来越多的无人机正在被使用。四旋翼无人机凭借其小巧灵活、对起飞场地要求低的特点被广泛应用在生活的各个方面。目前针对传统的四旋翼无人机控制方法,主要有以下几个局限:(1)受到控制信号覆盖范围的要求,无人机只能在有限距离内进行飞行,无法进行较大覆盖范围的飞行;(2)遥控无人机的飞行需要现场操作人员的控制,对操作人员的知识水平有着一定的要求;(3)无人机自主飞行技术仍然存在众多不足,无法满足航拍精度与飞行质量的要求;(4)仅依靠定位系统的无人机降落存在不可消除的误差,甚至导致降落事故。
发明内容
本发明目的是为了解决现有技术中的问题,提出了一种四旋翼无人机的网络控制方法、计算机设备及存储介质。
本发明是通过以下技术方案实现的,本发明提出一种四旋翼无人机的网络控制方法,所述方法包括以下步骤:
步骤1、四旋翼无人机借助地面中转端实现与用户计算机无线通信;
步骤2、四旋翼无人机利用自身携带的图像采集设备进行场景拍摄,从而获取图像信息,同时,四旋翼无人机利用自身携带的传感器获取无人机位姿信息;
步骤3、四旋翼无人机与用户计算机分享图像信息和无人机位姿信息;
步骤4、用户计算机处理分析接收到的信息并通过网络完成对四旋翼无人机的控制;
在步骤4中,所述对四旋翼无人机的控制包括四旋翼无人机位置控制、四旋翼无人机速度控制、四旋翼无人机自主降落和四旋翼无人机视觉定位;
所述四旋翼无人机视觉定位采用单目视觉定位方法,包括以下步骤:
a.获取不同视角的地面图像;
b.采用FAST角点特征作为特征点进行特征提取;
c.加入特征的方向信息;
d.采用BRIEF描述子进行特征描述;
e.进行特征跟踪,获取无人机的当前位姿信息;
f.插入关键帧图像信息,通过三角化计算得到新的地图云点完成局部地图的构建;
g.计算当前关键帧和回环关键帧之间的相似变换得到回环的累计误差,以此对回环进行校正;
h.根据地图的校正,对地图的云点进行相应的调整,完成ORB_SLAM单目视觉定位方法。
进一步地,在步骤1中,地面中转端使用无线局域WLAN通信连接四旋翼无人机与连入覆盖飞行区域通信网络的用户计算机;所述地面中转端获取所述四旋翼无人机标识与所述用户计算机标识的绑定关系。
进一步地,所述用户计算机具有图像处理功能,通过接收到的四旋翼无人机采集到的图像信息进行场景重建;所述用户计算机通过所述四旋翼无人机分享的无人机位姿信息完成对所述四旋翼无人机的定位;所述用户计算机根据人机操作界面实现对所述四旋翼无人机的飞行控制。
进一步地,所述图像采集设备包括负责图像采集的相机和负责稳定相机姿态的云台。
进一步地,所述无人机位姿信息包括GPS定位信息、无人机位置信息、无人机姿态信息、无人机飞行速度信息以及无人机飞行路径信息。
进一步地,所述用户计算机处理分析接收到的信息包括相机标定步骤和目标定位步骤;根据图像采集设备采集到的图像信息完成相机标定;根据图像采集设备采集到的图像信息和传感器获取的无人机位姿信息完成目标定位。
进一步地,所述四旋翼无人机包括存储器组件、电源组件、图像采集设备、无线入网组件、传感器以及四旋翼无人机嵌入式核心;所述存储器组件、电源组件、图像采集设备、无线入网组件和传感器均与所述四旋翼无人机嵌入式核心互通信连接。
本发明还提出一种计算机设备,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法。
本发明还提出一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质存储有执行上述方法的计算机程序。
本发明的有益效果为:
1、本发明增加了四旋翼无人机的受控范围,操作人员可以通过用户计算机在网络覆盖的范围内对四旋翼无人机进行操控,在无人机电量允许条件下增加无人机探索空间。
2、本发明采用图像识别与GPS定位结合的方式,提高四旋翼无人机定位的准确性,可以精准实现无人机的自主降落。
3、本发明中四旋翼无人机与用户计算机共享图像信息与传感器信息,用户可以远程实时监测无人机飞行信息,了解飞行状态与环境。
附图说明
图1为本发明所述四旋翼无人机的网络控制方法的流程图;
图2为本发明中四旋翼无人机硬件图;
图3为本发明中四旋翼无人机控制框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
结合图1-图3,本发明提出一种四旋翼无人机的网络控制方法,所述方法包括以下步骤:
步骤1、四旋翼无人机借助地面中转端实现与用户计算机无线通信;
步骤2、四旋翼无人机利用自身携带的图像采集设备进行场景拍摄,从而获取图像信息,同时,四旋翼无人机利用自身携带的传感器获取无人机位姿信息;所述传感器可以为一个或多个。
步骤3、四旋翼无人机与用户计算机分享图像信息和无人机位姿信息;即,四旋翼无人机将采集的信息和传感器获取的信息发送给用户计算机;
步骤4、用户计算机处理分析接收到的信息并通过网络完成对四旋翼无人机的控制;
在步骤4中,所述对四旋翼无人机的控制包括四旋翼无人机位置控制、四旋翼无人机速度控制、四旋翼无人机自主降落和四旋翼无人机视觉定位;
所述四旋翼无人机视觉定位采用单目视觉定位方法,包括以下步骤:
a.获取不同视角的地面图像;
b.采用FAST角点特征作为特征点进行特征提取;
c.加入特征的方向信息;
d.采用BRIEF描述子进行特征描述;
e.进行特征跟踪,获取无人机的当前位姿信息;
f.插入关键帧图像信息,通过三角化计算得到新的地图云点完成局部地图的构建;
g.计算当前关键帧和回环关键帧之间的相似变换得到回环的累计误差,以此对回环进行校正;
h.根据地图的校正,对地图的云点进行相应的调整,完成ORB_SLAM单目视觉定位方法。
在步骤1中,地面中转端使用无线局域WLAN通信连接四旋翼无人机与连入覆盖飞行区域通信网络的用户计算机;所述地面中转端获取所述四旋翼无人机标识与所述用户计算机标识的绑定关系。
用户计算机通过无线方式连入覆盖所述四旋翼无人机飞行区域的通信网络;所述用户计算机具有图像处理功能,通过接收到的四旋翼无人机采集到的图像信息进行场景重建;所述用户计算机通过所述四旋翼无人机分享的无人机位姿信息完成对所述四旋翼无人机的定位;所述用户计算机根据人机操作界面实现对所述四旋翼无人机的飞行控制。
所述图像采集设备包括负责图像采集的相机和负责稳定相机姿态的云台。
所述无人机位姿信息包括GPS定位信息、无人机位置信息、无人机姿态信息、无人机飞行速度信息以及无人机飞行路径信息。
所述用户计算机处理分析接收到的信息包括相机标定步骤和目标定位步骤;根据图像采集设备采集到的图像信息完成相机标定;根据图像采集设备采集到的图像信息和传感器获取的无人机位姿信息完成目标定位。
所述四旋翼无人机包括存储器组件、电源组件、图像采集设备、无线入网组件、传感器以及四旋翼无人机嵌入式核心;所述存储器组件、电源组件、图像采集设备、无线入网组件和传感器均与所述四旋翼无人机嵌入式核心互通信连接。
本发明还提出一种计算机设备,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法。
本发明还提出一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质存储有执行上述方法的计算机程序。
本发明中四旋翼无人机与用户计算机依靠地面中转端进行远程无线通信,四旋翼无人机别进行特征点提取和内参数标定来进行离线相机标定;四旋翼无人机与远程用户计算机之间进行图像信息共享和传感器信息共享,用户计算机依靠ORB_SLAM单目视觉定位技术进行特征点提取、局部地图构建、位姿估计从而完成目标定位;四旋翼无人机使用传统的PID控制算法完成对四旋翼无人机的位姿控制。借助GPS与视觉定位技术的结合,提高无人机自主降落精度。
综上所述,本发明采用的一种四旋翼无人机的网络控制方法提高了无人机控制距离,有效改善无人机自主降落精度,具有实际应用价值。
以上对本发明所提出的一种四旋翼无人机的网络控制方法、计算机设备及存储介质进行了详细介绍,本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处,综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种四旋翼无人机的网络控制方法,其特征在于:所述方法包括以下步骤:
步骤1、四旋翼无人机借助地面中转端实现与用户计算机无线通信;
步骤2、四旋翼无人机利用自身携带的图像采集设备进行场景拍摄,从而获取图像信息,同时,四旋翼无人机利用自身携带的传感器获取无人机位姿信息;
步骤3、四旋翼无人机与用户计算机分享图像信息和无人机位姿信息;
步骤4、用户计算机处理分析接收到的信息并通过网络完成对四旋翼无人机的控制;
在步骤4中,所述对四旋翼无人机的控制包括四旋翼无人机位置控制、四旋翼无人机速度控制、四旋翼无人机自主降落和四旋翼无人机视觉定位;
所述四旋翼无人机视觉定位采用单目视觉定位方法,包括以下步骤:
a.获取不同视角的地面图像;
b.采用FAST角点特征作为特征点进行特征提取;
c.加入特征的方向信息;
d.采用BRIEF描述子进行特征描述;
e.进行特征跟踪,获取无人机的当前位姿信息;
f.插入关键帧图像信息,通过三角化计算得到新的地图云点完成局部地图的构建;
g.计算当前关键帧和回环关键帧之间的相似变换得到回环的累计误差,以此对回环进行校正;
h.根据地图的校正,对地图的云点进行相应的调整,完成ORB_SLAM单目视觉定位方法。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:在步骤1中,地面中转端使用无线局域WLAN通信连接四旋翼无人机与连入覆盖飞行区域通信网络的用户计算机;所述地面中转端获取所述四旋翼无人机标识与所述用户计算机标识的绑定关系。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于:所述用户计算机具有图像处理功能,通过接收到的四旋翼无人机采集到的图像信息进行场景重建;所述用户计算机通过所述四旋翼无人机分享的无人机位姿信息完成对所述四旋翼无人机的定位;所述用户计算机根据人机操作界面实现对所述四旋翼无人机的飞行控制。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述图像采集设备包括负责图像采集的相机和负责稳定相机姿态的云台。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述无人机位姿信息包括GPS定位信息、无人机位置信息、无人机姿态信息、无人机飞行速度信息以及无人机飞行路径信息。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于:所述用户计算机处理分析接收到的信息包括相机标定步骤和目标定位步骤;根据图像采集设备采集到的图像信息完成相机标定;根据图像采集设备采集到的图像信息和传感器获取的无人机位姿信息完成目标定位。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法,其特征在于:所述四旋翼无人机包括存储器组件、电源组件、图像采集设备、无线入网组件、传感器以及四旋翼无人机嵌入式核心;所述存储器组件、电源组件、图像采集设备、无线入网组件和传感器均与所述四旋翼无人机嵌入式核心互通信连接。
8.一种计算机设备,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,其特征在于:所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7任一项所述方法。
9.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质存储有执行权利要求1至7任一项所述方法。
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