[发明专利]一种适用于无人机的惯性组合导航系统

权利要求书

1.一种适用于无人机的惯性组合导航系统，其特征在于，所述系统包括：环境信息获取模块，图像获取模块，惯性导航模块，导航修正模块，航行控制模块；

所述环境信息获取模块用于获取所述无人机航行过程中当前时刻的风速大小和风向角；

所述图像获取模块用于获取所述无人机航行过程中的无人机视觉图像；

所述惯性导航模块用于基于预设导航周期和惯性导航算法，获取无人机导航过程中的初始导航方向和初始导航速度；

所述导航修正模块用于确定所述无人机视觉图像中障碍物与所述无人机之间的间距，并结合所述风速大小和所述风向角，对所述初始导航方向和所述初始导航航速进行修正；

所述航行控制模块用于根据修正后的导航方向和导航航速，生成无人机导航指令。

2.如权利要求1所述的适用于无人机的惯性组合导航系统，其特征在于，所述无人机视觉图像中障碍物与所述无人机之间的间距，由所述无人机当前航速和所述障碍物的轮廓变化大小的取值确定，

其中，所述轮廓变化大小的取值为相邻两个预设导航周期内无人机视觉图像中所述障碍物相同部位的高度差值。

3.如权利要求1所述的适用于无人机的惯性组合导航系统，其特征在于，所述导航修正模块，包括：轮廓识别模块，距离计算模块，轮廓变化计算模块；

所述轮廓识别模块用于采用图像分割的方式，识别第一预设导航周期内无人机视觉图像中的第一障碍物轮廓，以及，

采用图像分割的方式，识别第二预设导航周期内无人机视觉图像中的第二障碍物轮廓；

所述距离计算模块用于提取所述第一障碍物轮廓中的第一像素特征点和第二像素特征点，并基于所述第一像素特征点和所述第二像素特征点，计算所述障碍物的第一轮廓距离，以及，

基于所述第一像素特征点和所述第二像素特征点，提取所述第二障碍物轮廓中的第三像素特征点和第四像素特征点，以计算所述障碍物的第二轮廓距离，

其中，所述第一轮廓距离为所述第一像素特征点和所述第二像素特征点的间距，所述第二轮廓距离为所述第三像素特征点和所述第四像素特征点的间距；

所述轮廓变化计算模块用于计算所述第一轮廓距离与所述第二轮廓距离的差值，记作所述轮廓变化大小的取值。

4.如权利要求1所述的适用于无人机的惯性组合导航系统，其特征在于，所述导航修正模块，包括：第一修正模块；

所述第一修正模块用于当判定所述无人机与障碍物的间距小于或等于预设航向调整距离时，确定所述障碍物与所述无人机距离最近的位置点，将所述位置点记作圆点，以预设航向调整距离为半径，生成航迹调整圆，并以内接边长生成航迹调整圆的内接多边形，选定航向修正边并计算所述航向修正边与当前航行方向之间的夹角，将夹角记作航向调整角，基于航向调整角修正初始导航方向，

其中，所述内接边长为无人机当前航速与预设导航周期时长的乘积，所述航向修正边为所述内接多边形中距离所述无人机最近且沿远离障碍物方向的内接边长；

所述第一修正模块还用于基于所述航向调整角与所述风向角的向量和，结合所述风速大小和历史航迹，计算第二航速修正值，并根据所述第二航速修正值，修正所述初始导航航速。

5.如权利要求4所述的适用于无人机的惯性组合导航系统，其特征在于，所述导航修正模块，还包括：第二修正模块；

所述第二修正模块用于当判定所述无人机与障碍物的间距大于所述预设航向调整距离时，基于所述风向角与所述风速大小，计算第一航速修正值，根据所述第一航速修正值修正所述初始导航航速。

6.如权利要求1至5中任一项所述的适用于无人机的惯性组合导航系统，其特征在于，所述系统还包括：相机；

所述相机电连接于所述图像获取模块，所述相机为单目相机或双目相机，所述相机用于拍摄所述无人机视觉图像。