专利摘要

本发明公开一种基于遥感地图辅助的无人机自主定位方法及系统，该方法采用惯性/视觉组合里程计对无人机位置和姿态进行连续估计，在惯性/视觉组合里程计的基础上，还加入匹配定位算法，通过将相机图中的视觉特征与遥感地图的视觉特征进行匹配定位，消除惯性/视觉组合里程计中位置和姿态的积累误差；在匹配定位算法中利用惯性/视觉组合里程计估计的特征三维坐标信息对正确的匹配点进行筛选，提升了匹配定位算法的精度；此外，采用位姿图优化目标函数，将惯性/视觉组合里程计估计的导航结果和匹配定位算法解算的导航结果进行融合，提升了导航系统的整体精度。本发明提供的方法具有导航参数连续输出、导航误差不随时间积累等优点。

权利要求

1.一种基于遥感地图辅助的无人机自主定位方法，其特征在于，包括：

根据无人机飞行任务，载入无人机飞行区域的遥感地图并对所述遥感地图进行离线预处理，获得所述遥感地图的特征描述向量；

利用机载相机输出的相机图和惯性测量单元的输出，构建惯性/视觉组合里程计，利用所述惯性/视觉组合里程计求解无人机的位置和姿态，并估计所述相机图中视觉特征在导航坐标系中的三维坐标，根据所述三维坐标建立所述相机图视觉特征的特征描述向量；

利用匹配定位算法将所述相机图视觉特征的特征描述向量与所述遥感地图的特征描述向量进行特征匹配，并根据匹配关系解算出无人机的位置和姿态；

利用所述惯性/视觉组合里程计求解的无人机的位置和姿态，以及根据匹配关系解算出的无人机的位置和姿态，构建无人机位姿图优化目标函数，从而对无人机的位置和姿态进行优化。

2.如权利要求1所述的基于遥感地图辅助的无人机自主定位方法，其特征在于，根据无人机飞行任务，载入无人机飞行区域的遥感地图并对所述遥感地图进行离线预处理，包括：

根据无人机飞行任务，载入无人机任务轨迹沿途的遥感地图，所述遥感地图为无人机飞行任务的全程区域或者无人机飞行任务的局部区域；

采用特征检测算法对所述遥感地图中的视觉特征进行探测，获得所述遥感地图的视觉特征，并记录所述视觉特征在所述遥感地图中的位置；

根据所述视觉特征在所述遥感地图中的位置，建立所述遥感地图视觉特征的特征描述向量。

3.如权利要求1所述的基于遥感地图辅助的无人机自主定位方法，其特征在于，利用机载相机的输出和惯性测量单元的输出，构建惯性/视觉组合里程计，利用所述惯性/视觉组合里程计求解无人机的位置、速度和姿态，并估计所述相机图中视觉特征在导航坐标系中的三维坐标，根据所述三维坐标建立所述相机图视觉特征的特征描述向量，包括：

定义导航坐标系的原点和方向；

对机载相机输出的相机图中的视觉特征进行跟踪，得到同一视觉特征在不同相机图中的位置；

利用惯性测量单元的输出，计算两帧相机图采集时间间隔内的惯性预积分量；

根据所述同一视觉特征在不同相机图中的位置以及所述惯性预积分量，构建惯性/视觉组合里程计，利用所述惯性/视觉组合里程计求解无人机的位置、速度和姿态，并估计所述相机图中视觉特征在导航坐标系中的三维坐标，根据所述三维坐标建立所述相机图视觉特征的特征描述向量。

4.如权利要求3所述的基于遥感地图辅助的无人机自主定位方法，其特征在于，对机载相机输出的相机图中的视觉特征进行跟踪，得到同一视觉特征在不同相机图中的位置，包括：

利用特征检测算法检测机载相机输出的相机图中的视觉特征；

采用特征跟踪方式对相机图中的视觉特征进行特征跟踪，得到同一视觉特征在不同相机图中出现的位置。

5.如权利要求3所述的基于遥感地图辅助的无人机自主定位方法，其特征在于，利用惯性测量单元的输出，计算两帧相机图采集时间间隔内的惯性预积分量，包括：

利用惯性测量单元，获取无人机的比力和角速率；

根据无人机的比力和角速率，计算两帧相机图采样时刻和之间的惯性预积分量。

6.如权利要求1所述的基于遥感地图辅助的无人机自主定位方法，其特征在于，利用匹配定位算法将所述相机图视觉特征的特征描述向量与所述遥感地图的特征描述向量进行特征匹配，并根据匹配关系解算出无人机的位置和姿态，包括：

对于所述相机图视觉特征的特征描述向量中的每一个元素，利用匹配定位算法在所述遥感地图的特征描述向量中搜索与其最为相似的特征，并建立特征匹配对；

利用所述相机图中视觉特征在导航坐标系中的三维坐标，对所述特征匹配对进行筛选，获得无人机的位置和姿态。

7.如权利要求1所述的基于遥感地图辅助的无人机自主定位方法，其特征在于，利用所述惯性/视觉组合里程计求解的无人机的位置和姿态，以及根据匹配关系解算出的无人机的位置和姿态，构建无人机位姿图优化目标函数，从而对无人机的位置和姿态进行优化，包括：

将无人机在每一个相机图采样时刻的位置和姿态描述为一个节点，利用所述惯性/视觉组合里程计求解的无人机的位置和姿态，建立两个节点之间的连通边残差；

利用所述根据匹配关系解算出的无人机的位置和姿态，构建匹配定位残差；

根据所述连通边残差和匹配定位残差，构建位姿图优化目标函数；

采用非线性优化算法对所述位姿图优化目标函数进行求解，获得使所述位姿图优化目标函数最小化的节点状态向量，所述节点状态向量即为无人机的位置和姿态。

8.一种基于遥感地图辅助的无人机自主定位系统，其特征在于，包括：

遥感地图模块，用于根据无人机飞行任务，载入无人机飞行区域的遥感地图并对所述遥感地图进行离线预处理，获得所述遥感地图的特征描述向量；

惯性/视觉组合里程计模块，用于利用机载相机输出的相机图和惯性测量单元的输出，构建惯性/视觉组合里程计，利用所述惯性/视觉组合里程计求解无人机的位置和姿态，并估计所述相机图中视觉特征在导航坐标系中的三维坐标，根据所述三维坐标建立所述相机图视觉特征的特征描述向量；

特征匹配模块，用于利用匹配定位算法将所述相机图视觉特征的特征描述向量与所述遥感地图的特征描述向量进行特征匹配，并根据匹配关系解算出无人机的位置和姿态；

优化模块，用于利用所述惯性/视觉组合里程计求解的无人机的位置和姿态，以及根据匹配关系解算出的无人机的位置和姿态，构建无人机位姿图优化目标函数，从而对无人机的位置和姿态进行优化。

9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，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1~7中任一项所述方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1~7中任一项所述方法的步骤。

一种基于遥感地图辅助的无人机自主定位方法及系统专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。