无人机飞行控制方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及无人机领域，尤其涉及一种无人机飞行控制方法及装置。
【背景技术】
[0002] 由于无人机具有体积小、重量轻、可垂直起飞降落、定点悬停、高机动性等优点，在 交通监控、自然灾害监视与救援、环境和污染监测、农林业勘测、应对突发事件等领域具有 广阔的应用前景。
[0003] 在室外环境下，无人机的位置信息可由全球定位系统（GPS)提供实时位置信息。 在无 GPS信号的环境下，例如在室内环境中，通常由高速、高精度的室内定位系统（如Vicon 高速动作捕捉系统，Optitrack运动捕捉系统、基于超宽带技术的无线定位系统等）提供无 人机的实时位置信息，这些高速、高精度室内定位系统的价格非常昂贵，同时，由于无人机 受限于定位系统的有效测量空间，这极大地限制了无人机自主飞行的性能。实现无人机自 定位的另一种解决方案是使用激光测距仪，但适于小型无人机的激光测距仪的价格昂贵、 更新效率低。
[0004] 上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技 术。
【发明内容】
[0005] 本发明的主要目的在于提供一种无人机飞行控制方法及装置，旨在提供可靠、低 成本的飞行控制策略。
[0006] 为实现上述目的，本发明提供一种无人机飞行控制方法，该方法包括：
[0007] 控制搭载在无人机上的摄像机按照预设频率进行拍摄操作，得到拍摄图像；
[0008] 分析所述拍摄图像，得到拍摄图像上的至少一个特征点；
[0009] 获取前后两个拍摄图像中的特征点在第一方向运动的距离及在第二方向运动的 距离；所述第一方向与第二方向呈垂直关系；
[0010] 获取所述无人机的当前飞行高度；
[0011] 根据所述特征点在第一方向运动的距离和无人机的当前飞行高度，得到所述无人 机在第一方向上的补偿漂移量；及根据所述特征点在第二方向运动的距离和无人机的当前 飞行高度，得到所述无人机在第二方向上的补偿漂移量；
[0012] 根据所述第一方向上的补偿漂移量和第二方向上的补偿漂移量控制无人机飞行。
[0013] 优选地，所述获取前后两个拍摄图像中的特征点在第一方向运动的距离及在第二 方向运动的距离的步骤包括：
[0014] 分别计算前后两个拍摄图像中的各个特征点在第一方向运动的距离，对所述计算 的各个特征点在第一方向运动的距离求平均值，作为所述前后两个拍摄图像中的特征点在 第一方向运动的距离；
[0015] 分别计算前后两个拍摄图像中的各个特征点在第二方向运动的距离，对所述计算 的各个特征点在第二方向运动的距离求平均值，作为所述前后两个拍摄图像中的特征点在 第二方向运动的距离。
[0016] 优选地，所述根据所述特征点在第一方向运动的距离和无人机的当前飞行高度， 得到所述无人机在第一方向上的补偿漂移量；及根据所述特征点在第二方向运动的距离和 无人机的当前飞行高度，得到所述无人机在第二方向上的补偿漂移量的步骤之前，该方法 还包括：判断所述摄像机是否正对地面拍摄；
[0017] 所述根据所述特征点在第一方向运动的距离和无人机的当前飞行高度，得到所述 无人机在第一方向上的补偿漂移量；及根据所述特征点在第二方向运动的距离和无人机的 当前飞行高度，得到所述无人机在第二方向上的补偿漂移量的步骤包括：
[0018] 在所述摄像机未正对地面拍摄时，获取搭载在云台上的陀螺仪在第一方向运动的 距离和在第二方向运动的距离；
[0019] 根据所述特征点在第一方向运动的距离及陀螺仪在第一方向运动的距离，得到无 人机在第一方向上的第一初始补偿漂移量；及根据所述特征点在第二方向运动的距离及陀 螺仪在第二方向运动的距离，得到无人机在第二方向上的第一初始补偿漂移量；
[0020] 根据所述无人机在第一方向上的第一初始补偿漂移量及无人机的当前飞行高度， 得到所述无人机在第一方向上的补偿漂移量；及根据所述无人机在第二方向上的第一初始 补偿漂移量及无人机的当前飞行高度，得到所述无人机在第二方向上的补偿漂移量。
[0021] 优选地，所述根据所述特征点在第一方向运动的距离和无人机的当前飞行高度， 得到所述无人机在第一方向上的补偿漂移量；及根据所述特征点在第二方向运动的距离和 无人机的当前飞行高度，得到所述无人机在第二方向上的补偿漂移量的步骤之前，该方法 还包括：判断所述无人机是否有运动量及判断搭载在该无人机上的摄像机的拍摄视野中是 否存在移动物；所述根据所述特征点在第一方向运动的距离和无人机的当前飞行高度，得 到所述无人机在第一方向上的补偿漂移量；及根据所述特征点在第二方向运动的距离和无 人机的当前飞行高度，得到所述无人机在第二方向上的补偿漂移量的步骤包括：
[0022] 在所述无人机没有运动量且搭载在该无人机上的摄像机的拍摄视野中存在移动 物时，采集设置在无人机上的加速度计测量的加速度；
[0023] 对所述采集的加速度进行二次积分得到位移量；
[0024] 根据所述特征点在第一方向运动的距离及所述位移量，得到无人机在第一方向上 的第二初始补偿漂移量；及根据所述特征点在第二方向运动的距离及所述位移量，得到无 人机在第二方向上的第二初始补偿漂移量；
[0025] 根据所述无人机在第一方向上的第二初始补偿漂移量及无人机的当前飞行高度， 得到所述无人机在第一方向上的补偿漂移量；及根据所述无人机在第二方向上的第二初始 补偿漂移量及无人机的当前飞行高度，得到所述无人机在第二方向上的补偿漂移量。
[0026] 优选地，所述分析所述拍摄图像，得到拍摄图像上的至少一个特征点的步骤为：
[0027] 分析所述拍摄图像，从所述拍摄图像中获取梯度图像，并根据梯度图像提取至少 一个特征点。
[0028] 此外，为实现上述目的，本发明还提供一种无人机飞行控制装置，该装置包括：
[0029] 第一控制模块，用于控制搭载在无人机上的摄像机按照预设频率进行拍摄操作， 得到拍摄图像；
[0030] 分析模块，用于分析所述拍摄图像，得到拍摄图像上的至少一个特征点；
[0031] 第一获取模块，用于获取前后两个拍摄图像中的特征点在第一方向运动的距离及 在第二方向运动的距离；所述第一方向与第二方向呈垂直关系；
[0032] 第二获取模块，用于获取所述无人机的当前飞行高度；
[0033] 补偿模块，用于根据所述特征点在第一方向运动的距离和无人机的当前飞行高 度，得到所述无人机在第一方向上的补偿漂移量；及根据所述特征点在第二方向运动的距 离和无人机的当前飞行高度，得到所述无人机在第二方向上的补偿漂移量；
[0034] 第二控制模块，用于根据所述第一方向上的补偿漂移量和第二方向上的补偿漂移 量控制无人机飞行。
[0035] 优选地，所述第一获取模块包括：
[0036] 第一获取单元，用于分别计算前后两个拍摄图像中的各个特征点在第一方向运动 的距离，对所述计算的各个特征点在第一方向运动的距离求平均值，作为所述前后两个拍 摄图像中的特征点在第一方向运动的距离；
[0037] 第二获取单元，用于分别计算前后两个拍摄图像中的各个特征点在第二方向运动 的距离，对所述计算的各个特征点在第二方向运动的距离求平均值，作为所述前后两个拍 摄图像中的特征点在第二方向运动的距离。
[0038] 优选地，所述装置还包括第一判断模块，用于判断所述摄像机是否正对地面拍 摄；
[0039] 所述补偿模块包括：
[0040] 第三获取单元，用于在所述摄像机未正对地面拍摄时，获取搭载在云台上的陀螺 仪在第一方向运动的距离和在第二方向运动的距离；
[0041] 第一补偿单元，用于根据所述特征点在第一方向运动的距离及陀螺仪在第一方向 运动的距离，得到无人机在第一方向上的第一初始补偿漂移量；及根据所述特征点在第二 方向运动的距离及陀螺仪在第二方向运动的距离，得到无人机在第二方向上的第一初始补 偿漂移量；
[0042] 第二补偿单元，用于根据所述无人机在第一方向上的第一初始补偿漂移量及无人 机的当前飞行高度，得到所述无人机在第一方向上的补偿漂移量；及根据所述无人机在第 二方向上的第一初始补偿漂移量及无人机的当前飞行高度，得到所述无人机在第二方向上 的补偿漂移量。
[0043] 优选地，所述装置还包括第二判断模块，用于判断所述无人机是否有运动量及判 断搭载在该无人机上的摄像机的拍摄视野中是否存在移动物；
[0044] 所述补偿模块包括：
[0045] 采集单元，用于在所述无人机没有运动量且搭载在该无人机上的摄像机的拍摄视 野中存在移动物时，采集设置在无人机上的加速度计测量的加速度；
[0046] 积分单元，用于对所述采集的加速度进行二次积分得到位移量；
[0047] 第三补偿单元，用于根据所述特征点在第一方向运动的距离及所述位移量，得到 无人机在第一方向上的第二初始补偿漂移量；及根据所述特征点在第二方向运动的距离及 所述位移量，得到无人机在第二方向上的第二初始补偿漂移量；
[0048] 第四补偿单元，用于根据所述无人机在第一方向上的第二初始补偿漂移量及无人 机的当前飞行高度，得到所述无人机在第一方向上的补偿漂移量；及根据所述无人机在第 二方向上的第二初始补偿漂移量及无人机的当前飞行高度，得到所述无人机在第二方向上 的补偿漂移量。
[0049] 优选地，所述分析模块包括：
[0050] 分析单元，用于分析所述拍摄图像，从所述拍摄图像中获取梯度图像，并根据梯度 图像提取至少一个特征点。
[0051] 本发明的无人机飞行控制方法及装置，通过控制搭载在无人机上的摄像机