[发明专利]一种大地坐标系与slam坐标系对齐方法

权利要求书

1.一种大地坐标系与SLAM坐标系对齐方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1，无人机起飞到指定高度，SLAM进行初始化，粒子滤波器获取无人机位置和无人机机头方向；

S2，根据无人机位置和无人机机头方向，以无人机位置作为粒子滤波器的中心点位置，以高斯分布的方式随机生成N个具有相同置信度、不同方向的粒子Pⁿ，每个粒子的位置为历史遥感图的GPS值Gⁿ，n＝1,2,...N，完成粒子滤波器的初始化；

S3，通过无人机搭载的相机获取地面图片，根据历史遥感地图获得粒子滤波器中每个粒子的地图切片；将各地图切片与地面图片进行匹配，计算匹配的欧式距离Dⁿ；

S4，更新粒子滤波器，将更新后置信度最高的粒子P视为无人机在历史遥感地图的位置，作为真实无人机的GPS位置G^P；更新粒子滤波器的具体方式为：

删除置信度最低的20％的粒子，将剩余粒子的置信度D^m进行归一化，得到剩余粒子的新的置信度B^m,m＝4/5*n；

无人机移动后，通过无人机传感器获取上一帧相机数据至当前帧的位移距离及方向，根据位移距离和方向，同时移动所有粒子的位置；

将B^m进行累加，构成一个含有m个段的0-1的置信度条，在置信度条上使用0-1的随机生成法，生成1/5*n的新粒子，并在每个粒子的位置和方向上随机加上高斯噪音，重新构成含n个粒子的粒子滤波器；

S5，在无人机运动过程中，实时计算无人机在SLAM坐标系中的位置G^S，并不断采集G^S和G^P，通过坐标转换求得G^S到G^P的转换矩阵和尺度信息，完成大地坐标系与SLAM坐标系的对齐。

2.根据权利要求1所述的一种大地坐标系与SLAM坐标系对齐方法，其特征在于，步骤S1中，首先确认是否有GPS信号，如果有GPS信号，则粒子滤波器直接从当前GPS信息中获取无人机位置和无人机机头方向，否则，手动输入无人机位置和无人机机头方向。

3.根据权利要求1所述的一种大地坐标系与SLAM坐标系对齐方法，其特征在于，步骤S3的具体方式为：

无人机搭载的相机以垂直向下视角获取地面图片A[w,h]，其中，A表示图片区域，w表示图片宽度，h表示图片高度；

利用当前无人机高度，根据相机参数，计算相机视野实际大小，得到w,h的值；

根据历史遥感信息的像素与尺度的比例，将A[w,h]缩放到历史遥感地图大小，得到缩放图片A`[w`,h`]；

对于每个粒子，以粒子位置为中心点，在历史遥感地图中获取与A`[w`,h`]相同大小的地图切片PA`[w`,h`]；

使用SURF加速稳健特征算法，将A`[w`,h`]逐个与PA`[w`,h`]匹配，计算匹配的欧式距离Dⁿ。

4.根据权利要求1所述的一种大地坐标系与SLAM坐标系对齐方法，其特征在于，步骤S5的具体方式为：

通过SLAM算法实时计算无人机在SLAM坐标系中的位置G^S；

将G^S和G^P进行时间戳同步，在阈值时间内将G^S和G^P视为同一时刻计算出的位置；

在无人机运动中，不断采集G^S和G^P；

在每一时间段内，根据本时间段采集的多组G^S和G^P，进行坐标转换，求得G^S到G^P的转换矩阵和尺度信息，完成大地坐标系与SLAM坐标系的对齐。