一种无人机位置检测方法及装置与流程

1.本发明涉及位置检测技术领域，尤其涉及一种无人机位置检测方法及装置。


背景技术：

2.在使用无人机进行巡检时，经常需要实时反馈目标物的位置信息，例如，输电线路通道巡检的过程中，需要实时上报风筝、工程机械、漂浮物等可能损坏输电设备的目标物体的位置信息；在石油管道巡检的过程中，需要实时上传管道漏油处的位置信息；在政务巡检中，需要实时上报垃圾堆放、违规搭建的蓝顶棚、违规停放车辆等的位置信息。
3.然而，在现有做法中，通常是将无人机当前的位置作为目标物的位置进行上报，当无人机距离目标物较远时，上报的位置信息会有较大的偏差。


技术实现要素：

4.本发明实施例提供一种无人机位置检测方法及装置，能够获得更准确的目标物的位置信息，提高目标物位置检测的准确性。
5.为了达到上述目的，本发明实施例提供一种种无人机位置检测方法，包括以下步骤：
6.在无人机的巡检过程中，当接收到目标物的上报信息时，使无人机暂停巡检；
7.获取无人机的位置信息，所述位置信息为无人机在大地坐标系上的坐标值，并利用无人机上的挂载机构获取无人机与目标物之前的距离值l、无人机与目标物之间的相对方位角α、以及目标物的俯仰角β；
8.根据以下公式(1)计算得到所述目标物在无人机的机体坐标系上的坐标值(xw，yw，zw)：
[0009][0010]
其中，xw表示所述机体坐标系的x轴坐标值，yw表示所述机体坐标系的y轴坐标值，zw表示所述机体坐标系的z轴坐标值；
[0011]
根据所述无人机的位置信息和所述坐标值(xw,yw,zw)计算得到目标物在大地坐标系上的坐标值(b，l，h)，从而得到目标物的位置信息，其中b表示目标物在大地坐标系上的经度值，l表示目标物在大地坐标系上的纬度值，h表示目标物在大地坐标系上的高度值。
[0012]
进一步地，在所述利用无人机上的挂载机构获取无人机与目标物之前的距离值l、无人机与目标物之间的相对方位角α、以及目标物的俯仰角β之前，还包括：
[0013]
控制所述挂载设备进行转动以改变挂载设备的巡检方向，进而使得所述目标物在挂载设备的拍摄范围的中心。
[0014]
进一步地，所述方法还包括：获取目标物的图像；
[0015]
在根据所述无人机的位置信息和所述坐标值(xw,yw,zw)计算得到目标物在大地坐
标系上的坐标值(b，l，h)，从而得到目标物的位置信息之后，还包括：
[0016]
根据所述目标物的图像和目标物的位置信息，生成巡检工单；
[0017]
将所述巡检工单发送给远程设备。
[0018]
进一步地，在所述根据所述目标物的图像和位置信息，生成巡检工单之后，还包括：控制所述挂载设备进行转动以使得挂载设备的巡检方向恢复至改变之前的方向，并使所述无人机继续进行巡检。
[0019]
进一步地，所述挂载设备为激光测距仪。
[0020]
本发明还提供一种无人机位置检测装置，包括：
[0021]
控制模块，用于在无人机的巡检过程中，当接收到目标物的上报信息时，使无人机暂停巡检；
[0022]
第一获取模块，用于获取无人机的位置信息，所述位置信息为无人机在大地坐标系上的坐标值，并利用无人机上的挂载机构获取无人机与目标物之前的距离值l、无人机与目标物之间的相对方位角α、以及目标物的俯仰角β；
[0023]
第一计算模块，用于根据以下公式(1)计算得到所述目标物在无人机的机体坐标系上的坐标值(xw，yw，zw)：
[0024][0025]
其中，xw表示所述机体坐标系的x轴坐标值，yw表示所述机体坐标系的y轴坐标值，zw表示所述机体坐标系的z轴坐标值；
[0026]
第二计算模块，用于根据所述无人机的位置信息和所述坐标值(xw,yw,zw)计算得到目标物在大地坐标系上的坐标值(b，l，h)，从而得到目标物的位置信息，其中b表示目标物在大地坐标系上的经度值，l表示目标物在大地坐标系上的纬度值，h表示目标物在大地坐标系上的高度值。
[0027]
进一步地，所述控制模块还用于控制所述挂载设备进行转动以改变挂载设备的巡检方向，进而使得所述目标物在挂载设备的拍摄范围的中心。
[0028]
进一步地，所述无人机位置检测装置还包括第二获取模块、生成模块和发送模块；
[0029]
所述第二获取模块用于获取目标物的图像；
[0030]
所述生成模块用于根据所述目标物的图像和目标物的位置信息，生成巡检工单；
[0031]
所述发送模块用于将所述巡检工单发送给远程设备。
[0032]
进一步地，所述控制模块还用于控制所述挂载设备进行转动以使得挂载设备的巡检方向恢复至改变之前的方向，并使所述无人机继续进行巡检。
[0033]
进一步地，所述挂载设备为激光测距仪。
[0034]
有益效果：本发明的无人机位置检测方法中，通过获取无人机在大地坐标系上的坐标值，以及获取所述目标物在无人机的机体坐标系上的坐标值，从而根据无人机在大地坐标系上的坐标值和目标物在无人机的机体坐标系上的坐标值计算得到目标物在大地坐标系上的坐标值，从而得到目标物的位置信息，与现有直接将无人机的位置信息当做目标物的位置信息相比，本发明能够提高目标物位置检测的准确性。
附图说明
[0035]
下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的技术方案及其有益效果显而易见。
[0036]
图1是本发明的无人机位置检测方法的流程图；
[0037]
图2是本发明的无人机位置检测方法中，相对方位角α和俯仰角β的示意图；
[0038]
图3是地球参考椭圆的示意图；
[0039]
图4是本发明无人机位置检测装置的一结构示意图；
[0040]
图5是本发明无人机位置检测装置的另一结构示意图。
具体实施方式
[0041]
请参照图式，其中相同的组件符号代表相同的组件，本发明的原理是以实施在一适当的运算环境中来举例说明。以下的说明是基于所例示的本发明具体实施例，其不应被视为限制本发明未在此详述的其它具体实施例。
[0042]
下面将从无人机位置检测装置的角度对本发明进行描述，其中无人机位置检测装置可以集成在无人机中。
[0043]
参阅图1，本发明实施例的一种无人机位置检测方法，包括以下步骤：
[0044]
步骤s11：在无人机的巡检过程中，当接收到目标物的上报信息时，使无人机暂停巡检。
[0045]
其中，无人机上携带有挂载设备，该挂载设备如可以是红外光设备、紫外光设备或者激光测距仪等，通过挂载设备检测目标物。无人机在巡检过程中，例如在输电线路通道巡检的过程中，当挂载设备发现风筝、工程机械、漂浮物等目标物时，会产生上报信息以通知发现目标物。当接收到所产生的上报信息时，位置监测装置产生控制指令以控制无人机暂停巡检。
[0046]
步骤s12：获取无人机的位置信息，所述位置信息为无人机在大地坐标系上的坐标值，并利用无人机上的挂载机构获取无人机与目标物之前的距离值l、无人机与目标物之间的相对方位角α、以及目标物的俯仰角β。
[0047]
其中，无人机在巡检过程中，可以通过无人机中的定位系统获得无人机自身的位置信息，其中无人机在大地坐标系上的坐标值包括无人机的经度值λ、纬度值和高度值h，即无人机在大地坐标系上的坐标值为此外，如图2所示，还利用无人机上的挂载机构获取无人机与目标物之前的距离值l、无人机与目标物之间的相对方位角α、以及目标物的俯仰角β。
[0048]
步骤s13：根据以下公式(1)计算得到所述目标物在无人机的机体坐标系上的坐标值(xw，yw，zw)：
[0049][0050]
其中，xw表示所述机体坐标系的x轴坐标值，yw表示所述机体坐标系的y轴坐标值，zw表示所述机体坐标系的z轴坐标值。
[0051]
步骤s14：根据所述无人机的位置信息和所述坐标值(xw,yw,zw)计算得到目标物在
大地坐标系上的坐标值(b，l，h)，从而得到目标物的位置信息，其中b表示目标物在大地坐标系上的经度值，l表示目标物在大地坐标系上的纬度值，h表示目标物在大地坐标系上的高度值。
[0052]
具体地，结合图3，先将机体坐标系的坐标值(xw,yw,zw)根据以下公式(2)转换为大地直角坐标系的坐标值(x,y,z)：
[0053][0054]
其中，
[0055][0056][0057][0058]
其中，λ、h分别是无人机的经度值、纬度值以及高度值。rn是地球参考椭球的卯酉圈曲率半径，e为地球参考椭球的第一偏心率。
[0059]
[0060][0061][0062]
其中，γ、θ、ψ分别是无人机的横滚角、俯仰角以及偏航角，可通过无人机的三轴陀螺仪检测得到。
[0063]
在计算得到目标物在大地直角坐标系上的坐标值(x,y,z)之后，根据以下公式(3)计算得到目标物在大地坐标系上的坐标值(b，l，h)：
[0064][0065]
其中，a为地球参考椭圆的长半轴，b为地球参考椭圆的短半轴，e
′
是地球参考椭圆的第二偏心率，u是辅助量，可以采用如下公式(4)计算得到：
[0066][0067]
其中，可以理解的是，本发明涉及的公式当中，在不同公式中出现的相同符号，其表示的含义是相同的。
[0068]
由此，通过上述计算过程，利用无人机在大地坐标系上的坐标值为由此，通过上述计算过程，利用无人机在大地坐标系上的坐标值为和目标物在无人机的机体坐标系上的坐标值(xw，yw，zw)，可以计算得到目标物在大地坐标系上的坐标值(b，l，h)，从而得到目标物的位置信息。与现有直接将无人机的位置信息当做目标物的位置信息相比，本发明能够提高目标物位置检测的准确性。
[0069]
本发明实施例中，进一步地，在所述利用无人机上的挂载机构获取无人机与目标物之前的距离值l、无人机与目标物之间的相对方位角α、以及目标物的俯仰角β之前，还包括：控制所述挂载设备进行转动以改变挂载设备的巡检方向，进而使得所述目标物在挂载设备的拍摄范围的中心。由此，通过使目标物位于拍摄范围的中心处，有利于提高结算结果的准确性。
[0070]
其中，本发明实施例的无人机位置检测方法还包括：获取目标物的图像。具体地，可以通过挂载设备拍摄目标物的照片，从而得到目标物的图像。其中，在根据所述无人机的
位置信息和所述坐标值(xw,yw,zw)计算得到目标物在大地坐标系上的坐标值(b，l，h)，从而得到目标物的位置信息之后，本发明的检测方法还包括：根据所述目标物的图像和目标物的位置信息，生成巡检工单；将所述巡检工单发送给远程设备。由此，通过巡检工单，工作人员可以了解目标物为何种物体以及目标物的具体所在地，从而为工作人员提供参考，以便于采取措施。
[0071]
在所述根据所述目标物的图像和位置信息，生成巡检工单之后，本发明的检测方法还包括：控制所述挂载设备进行转动以使得挂载设备的巡检方向恢复至改变之前的方向，并使所述无人机继续进行巡检。
[0072]
参阅图4，本发明实施例还提供一种无人机位置检测装置，用于实现上述任一实施例所描述的无人机位置检测方法，可以集成在无人机中，该无人机位置检测装置包括控制模块101、第一获取模块102、第一计算模块103以及第二计算模块104。
[0073]
其中控制模块101用于在无人机的巡检过程中，当接收到目标物的上报信息时，使无人机暂停巡检。
[0074]
第一获取模块102用于获取无人机的位置信息，所述位置信息为无人机在大地坐标系上的坐标值，并利用无人机上的挂载机构获取无人机与目标物之前的距离值l、无人机与目标物之间的相对方位角α、以及目标物的俯仰角β。所述挂载设备为激光测距仪。
[0075]
第一计算模块103用于根据以下公式(1)计算得到所述目标物在无人机的机体坐标系上的坐标值(xw，yw，zw)：
[0076][0077]
其中，xw表示所述机体坐标系的x轴坐标值，yw表示所述机体坐标系的y轴坐标值，zw表示所述机体坐标系的z轴坐标值。
[0078]
第二计算模块104用于根据所述无人机的位置信息和所述坐标值(xw,yw,zw)计算得到目标物在大地坐标系上的坐标值(b，l，h)，从而得到目标物的位置信息，其中b表示目标物在大地坐标系上的经度值，l表示目标物在大地坐标系上的纬度值，h表示目标物在大地坐标系上的高度值。
[0079]
进一步地，在第一获取模块102利用无人机上的挂载机构获取无人机与目标物之前的距离值l、无人机与目标物之间的相对方位角α、以及目标物的俯仰角β之前，所述控制模块101还用于控制所述挂载设备进行转动以改变挂载设备的巡检方向，进而使得所述目标物在挂载设备的拍摄范围的中心。
[0080]
进一步地，如图5所示，本发明的无人机位置检测装置还包括第二获取模块105、生成模块106和发送模块107。所述第二获取模块105用于获取目标物的图像；所述生成模块106用于根据所述目标物的图像和目标物的位置信息，生成巡检工单；所述发送模块107用于将所述巡检工单发送给远程设备。
[0081]
其中，所述控制模块101还用于控制所述挂载设备进行转动以使得挂载设备的巡检方向恢复至改变之前的方向，并使所述无人机继续进行巡检。
[0082]
本发明的无人机位置检测方法中，通过获取无人机在大地坐标系上的坐标值，以及获取所述目标物在无人机的机体坐标系上的坐标值，从而根据无人机在大地坐标系上的
坐标值和目标物在无人机的机体坐标系上的坐标值计算得到目标物在大地坐标系上的坐标值，从而得到目标物的位置信息，与现有直接将无人机的位置信息当做目标物的位置信息相比，本发明能够提高目标物位置检测的准确性。
[0083]
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

技术特征：
1.一种无人机位置检测方法，其特征在于，包括以下步骤：在无人机的巡检过程中，当接收到目标物的上报信息时，使无人机暂停巡检；获取无人机的位置信息，所述位置信息为无人机在大地坐标系上的坐标值，并利用无人机上的挂载机构获取无人机与目标物之前的距离值l、无人机与目标物之间的相对方位角α、以及目标物的俯仰角β；根据以下公式(1)计算得到所述目标物在无人机的机体坐标系上的坐标值(x
w
，y
w
，z
w
)：其中，x
w
表示所述机体坐标系的x轴坐标值，y
w
表示所述机体坐标系的y轴坐标值，z
w
表示所述机体坐标系的z轴坐标值；根据所述无人机的位置信息和所述坐标值(x
w
,y
w
,z
w
)计算得到目标物在大地坐标系上的坐标值(b，l，h)，从而得到目标物的位置信息，其中b表示目标物在大地坐标系上的经度值，l表示目标物在大地坐标系上的纬度值，h表示目标物在大地坐标系上的高度值。2.根据权利要求1所述的无人机位置检测方法，其特征在于，在所述利用无人机上的挂载机构获取无人机与目标物之前的距离值l、无人机与目标物之间的相对方位角α、以及目标物的俯仰角β之前，还包括：控制所述挂载设备进行转动以改变挂载设备的巡检方向，进而使得所述目标物在挂载设备的拍摄范围的中心。3.根据权利要求2所述的无人机位置检测方法，其特征在于，所述方法还包括：获取目标物的图像；在根据所述无人机的位置信息和所述坐标值(x
w
,y
w
,z
w
)计算得到目标物在大地坐标系上的坐标值(b，l，h)，从而得到目标物的位置信息之后，还包括：根据所述目标物的图像和目标物的位置信息，生成巡检工单；将所述巡检工单发送给远程设备。4.根据权利要求3所述的无人机位置检测方法，其特征在于，在所述根据所述目标物的图像和位置信息，生成巡检工单之后，还包括：控制所述挂载设备进行转动以使得挂载设备的巡检方向恢复至改变之前的方向，并使所述无人机继续进行巡检。5.根据权利要求1所述的无人机位置检测方法，其特征在于，所述挂载设备为激光测距仪。6.一种无人机位置检测装置，其特征在于，包括：控制模块，用于在无人机的巡检过程中，当接收到目标物的上报信息时，使无人机暂停巡检；第一获取模块，用于获取无人机的位置信息，所述位置信息为无人机在大地坐标系上的坐标值，并利用无人机上的挂载机构获取无人机与目标物之前的距离值l、无人机与目标物之间的相对方位角α、以及目标物的俯仰角β；第一计算模块，用于根据以下公式(1)计算得到所述目标物在无人机的机体坐标系上的坐标值(x
w
，y
w
，z
w
)：
其中，x
w
表示所述机体坐标系的x轴坐标值，y
w
表示所述机体坐标系的y轴坐标值，z
w
表示所述机体坐标系的z轴坐标值；第二计算模块，用于根据所述无人机的位置信息和所述坐标值(x
w
,y
w
,z
w
)计算得到目标物在大地坐标系上的坐标值(b，l，h)，从而得到目标物的位置信息，其中b表示目标物在大地坐标系上的经度值，l表示目标物在大地坐标系上的纬度值，h表示目标物在大地坐标系上的高度值。7.根据权利要求6所述的无人机位置检测装置，其特征在于，所述控制模块还用于控制所述挂载设备进行转动以改变挂载设备的巡检方向，进而使得所述目标物在挂载设备的拍摄范围的中心。8.根据权利要求7所述的无人机位置检测装置，其特征在于，所述无人机位置检测装置还包括第二获取模块、生成模块和发送模块；所述第二获取模块用于获取目标物的图像；所述生成模块用于根据所述目标物的图像和目标物的位置信息，生成巡检工单；所述发送模块用于将所述巡检工单发送给远程设备。9.根据权利要求8所述的无人机位置检测装置，其特征在于，所述控制模块还用于控制所述挂载设备进行转动以使得挂载设备的巡检方向恢复至改变之前的方向，并使所述无人机继续进行巡检。10.根据权利要求6所述的无人机位置检测装置，其特征在于，所述挂载设备为激光测距仪。

技术总结
本发明实施例公开了一种无人机位置检测方法和装置，所述方法中，通过获取无人机在大地坐标系上的坐标值，以及获取所述目标物在无人机的机体坐标系上的坐标值，从而根据无人机在大地坐标系上的坐标值和目标物在无人机的机体坐标系上的坐标值计算得到目标物在大地坐标系上的坐标值，从而得到目标物的位置信息，与现有直接将无人机的位置信息当做目标物的位置信息相比，本发明能够提高目标物位置检测的准确性。测的准确性。测的准确性。


技术研发人员：卢致辉 陈金颖 李新全 周庆霖 肖楚玉 林庆文 邓万成 肖洪敏 冯通
受保护的技术使用者：浙江科比特创新科技有限公司
技术研发日：2023.05.10
技术公布日：2023/8/28