[发明专利]基于无人机的飞行轨迹与视觉信息的映射导航方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，特别涉及一种基于无人机的飞行轨迹与视觉信息的映射导航方法及系统。

背景技术

针对日益复杂的信息环境及信息表现形式的多样性、信息数量的巨大性、信息之间关系的复杂性，以及要求对信息处理的实时性，信息融合作为信息综合处理技术，其重要性日益突显。通过对不同信息的融合可提高数据的质量，最大限度地获取有用完整信息以实现对环境的识别，目标的检测、定位，自主导航等功能。无人机可视导航是一种将综合视觉、飞行、空管和通信技术有机结合的新型导航方法，是信息融合的典型应用。可视导航中存在需要传感设备多，视觉信息数据量大，数据融合处理实时性要求高等问题。

目前，针对航迹融合进行导航或跟踪的方法主要分为两类，一类是集中式航迹融合方法，另一类是分布式航迹融合方法，而融合方法多是针对多传感器或多源信息进行融合生成较低误差航迹的方法或解决航迹关联的问题，如：简单方差凸组合法、加权融合法、分步式滤波的融合法等。但是现有技术基本上没有考虑对视觉信息的理解，对提高无人机准确可视导航方面有所欠缺，将航迹与视觉信息相融合以匹配映射的方法还未见有。与现有航迹融合技术解决处理问题的方式不同，本发明在无人机可视导航飞行环境中，将其航迹与视觉信息相融合，使得无人机具有了映射学习的功能，可以有效地提高无人机图像理解系统的准确性，提高实时性和匹配性，为实现无人机自主定位、路径规划以安全飞行提供可靠避险避障导航信息。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决上述的技术缺陷之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种基于无人机的飞行轨迹与视觉信息的映射导航方法。

本发明的另一目的在于提出一种基于无人机的飞行轨迹与视觉信息的映射导航系统。

为达到上述目的，本发明一方面的实施例提出一种基于无人机的飞行轨迹与视觉信息的映射导航方法，包括以下步骤：

采集无人机的视觉图像；利用无人机图像理解系统分析视觉图像以获得视觉图像的特征信息和语义文本信息；根据所述视觉图像的特征信息及语义文本信息确定所述无人机飞行轨迹；根据所述视觉图像和对应的飞行轨迹生成映射关系数据库，其中，所述映射关系数据库可包括所述无人机在不同视觉图像中的飞行轨迹信息、姿态、速度、策略和对应的视觉图像以备检索学习和/或传输，所述映射关系数据库数据可根据图像理解系统实时生成或预先载入；以及

根据所述映射关系数据库对所述无人机进行导航。

本发明的一个实施例中，根据所述映射关系数据库对所述无人机进行导航的步骤，进一步包括：当所述无人机所采集的视觉图像与所述映射关系数据库中视觉图像相吻合时，采用与所述映射关系数据库中视觉图像对应的飞行策略对所述无人机进行导航。

本发明的一个实施例中，还包括：当所述无人机所采集的视觉图像和所述映射关系数据库中的视觉图像的匹配度大于阈值时，通过映射学习方式与所述视觉图像对应的飞行策略对所述无人机进行导航。

本发明的一个实施例中，将匹配度最高的视觉图像相对应的飞行策略作为最终飞行策略对所述无人机进行导航。

本发明的一个实施例中，所述语义文本信息包括：所述视觉图像中物体的形状、大小、运动状态、与所述无人机的相对距离及相关背景的状态信息。

本发明的一个实施例中，所述映射关系数据库中存储无人机飞行航迹和相应的视觉信息，且所述无人机飞行航迹和相应的视觉信息按照航迹或视觉信息的特征、航迹发生的时间顺序进行分类，使无人机在检索过程中根据不同类型数据进行检索。

本发明的一个实施例中，所述无人机根据历史飞行航迹与相应的视觉信息、当前时刻的飞行航迹与相应的视觉信息进行定位，并且根据当前获得的所述视觉信息进行映射学习，实现所述无人机的航迹预测和路径规划。

本发明的一个实施例中，所述映射学习方式进一步包括：根据特征识别结果和/或语义相关解释，从映射关系数据库中检索与当前所获得的数据类似的所述相关航迹与视觉信息，并根据与所述特征识别结果和/或语义相关解释匹配度最高的航迹和视觉信息进行映射学习。

本发明的一个实施例中，所述无人机有地图或可获取地图时，通过所述地图生成飞行轨迹信息，无人机可直接按照由地图生成的轨迹信息进行导航飞行，为预防环境发生变化，由地图生成的轨迹信息可与根据航迹与视觉信息融合映射学习的预测航迹信息相匹配融合生成低误差航迹信息对所述无人机进行导航。

本发明的一个实施例中，所述视觉信息包括：特征信息和语义文本信息。