[发明专利]一种飞行器重定位系统和重定位方法

说明书

本发明涉及一种飞行器重定位系统和重定位方法，所述飞行器重定位方法，包括：图像采集单元，配置用于采集当前图像；关键帧提取单元，配置用于获取历史导航信息，提取若干候选关键帧；关键帧匹配单元，配置用于基于预先建立的特征点地图，将候选关键帧与当前图像进行匹配，选取目标关键帧F_t；yaw角选取单元，配置用于对目标关键帧F_t进行重投影，选取最优yaw角θ；相对位姿计算单元，配置用于基于所述最优yaw角θ计算当前时刻飞行器在导航坐标系中的相对位姿能够在无GPS信号、外在环境变化的情况下，基于特征点地图采用图像匹配技术和重投影误差优化技术对飞行器进行重定位。

技术领域

本发明涉及飞行器领域，尤其涉及一种飞行器重定位系统和重定位方法。

背景技术

无人机航线定位常使用卫星导航信息(如GPS、北斗导航等)或者图像技术进行定位。在依靠卫星导航信息定位时，当卫星导航信号丢失、被干扰、精度较低情况下，会导致无人机导航过程中出现跟丢等情况。然而，单纯依靠图像进行定位，会出现尺度漂移、姿态估计不准确等情况，而且在光线变化剧烈、季节变化等情况下，定位效果不好，并且只能得到无人机相对于采集得到离线地图的姿态，无法得到无人机相对于起降场、或者经纬度信息。

本发明提出了一套结合视觉特征点信息和导航信息的特征点地图的建立和重定位方法，能够在无卫星导航信号、外在环境变化的情况下，基于特征点地图采用图像匹配技术和重投影误差优化技术实现飞行器快速准确定位。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种飞行器重定位系统和重定位方法。

根据本发明的一个方面，提供了一种飞行器重定位系统，包括：

图像采集单元，配置用于采集当前图像；

关键帧提取单元，配置用于获取历史导航信息，提取若干候选关键帧；

关键帧匹配单元，配置用于基于预先建立的特征点地图，将候选关键帧与当前图像进行匹配，选取目标关键帧F_t；

yaw角选取单元，配置用于对目标关键帧F_t进行重投影，选取最优yaw角θ；

相对位姿计算单元，配置用于基于所述最优yaw角θ计算当前时刻飞行器在导航坐标系中的相对位姿

进一步的，所述关键帧匹配单元，包括：

描述向量计算模块，配置用于提取当前图像的2D特征点，对所述当前图像的2D特征点的描述向量计算欧式距离；

目标关键帧选取模块，配置用于选取描述向量与当前图像欧式距离最小的候选关键帧作为当前图像的目标关键帧F_t。

进一步的，所述yaw角选取单元，包括：

描述子匹配模块，配置用于获取目标关键帧F_t在导航坐标系中的3D坐标并提取3D特征点，对所述3D特征点与当前图像的2D特征点进行描述子匹配，得到若干特征点匹配对；

计算模块，配置用于计算所述特征点匹配对的yaw角θ及其对应的平移向量；

内点选取模块，配置用于选取最优yaw角θ，并基于所述最优yaw角θ进行重投影选取内点。

进一步的，所述选取最优yaw角θ，并基于所述最优yaw角θ进行重投影选取内点，包括：

根据所述特征点匹配对的yaw角θ，对每个所述3D特征点进行重投影，计算重投影误差，重投影误差小于预设阈值的所述3D特征点为投影点；

选取内点最多的为最优yaw角θ，最优yaw角θ所对应的投影点为内点。

进一步的，所述相对位姿计算单元，包括：