CN110455285A - 一种在卫星导航信号失效时的无人机导航方法及导航装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供了一种在卫星导航信号失效时的导航方法及导航装置，其中方法包括：持续接收卫星导航信号，IMU数据，以及视觉导航定位信息；判断当前时刻的卫星导航信号接收状态是否为有效状态；如当前时刻的卫星导航信号接收状态为有效状态时，通过第一导航模式进行导航；如当前时刻的卫星导航信号接收状态为无效状态时，通过第二导航模式进行导航。本发明实施例不仅能够避免只装备低精度IMU的无人机因卫星导航信号失效而无法安全飞行，还能够避免因低精度IMU的累计误差导致的无人机姿态漂移，使无人机在飞行中因卫星导航信号丢失或受到干扰的情况下安全飞行，提高了无人机的飞行安全性。
Description
技术领域
本发明涉及无人机技术领域，特别是涉及一种在卫星导航信号失效时的无人机导航方法及导航装置。
背景技术
随着无人机技术快速发展，无人机的应用领域也快速扩大，其应用场景通常伴随着复杂环境，例如建筑群，山林以及峡谷，这些应用场景容易造成卫星导航信号丢失或卫星导航信号干扰，而无人机在长航时飞行过程中需要通过卫星导航信号修正姿态，一旦卫星导航信号被遮挡物遮挡，则有可能导致无人机姿态累计误差得不到修正而无法安全飞行。
针对卫星导航信号丢失或受到干扰的情况，现有无人机导航技术通常为卫星导航信号与IMU(Inertial Measurement Unit，惯性测量单元)组合导航方式。受制于成本和重量限制无人机中的惯性导航设备通常为低精度IMU，而这种IMU的累积误差会随时间逐渐变大。
然而，发明人在实现本发明的过程中发现，现有技术至少存在如下问题：
在导航卫星信号长时间失效情况下，由于缺少导航卫星的速度和位置观测量，低精度IMU的累计误差在短时间内就会导致较大的姿态漂移，从而造成无人机的飞行姿态错误，造成无人机坠毁，难以保证无人机在卫星导航信号丢失或受到干扰的情况下安全飞行。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种在卫星导航信号失效时的无人机导航方法及导航装置，以实现在卫星导航信号丢失时对无人机进行导航，提高无人机的飞行安全性。具体技术方案如下：
第一方面，本发明实施例提供了一种在卫星导航信号失效时的无人机导航方法，所述方法包括：
持续接收卫星导航信号，IMU数据，以及视觉导航定位信息；所述视觉导航定位信息中至少包括：环境特征信息和点云信息；所述环境特征信息中记录有：摄像设备拍摄的视频关键帧中的多个特征点；所述点云信息中记录有：摄像设备不同的角度和距离信息；所述点云信息基于所述多个特征点计算得到，或者，通过主动成像设备采集得到；
判断当前时刻的卫星导航信号接收状态是否为有效状态；
当当前时刻的卫星导航信号接收状态为有效状态时，通过第一导航模式进行导航；所述第一导航模式为卫星导航信号与IMU数据组合导航模式；
当当前时刻的卫星导航信号接收状态为无效状态时，通过第二导航模式进行导航；所述第二导航模式为：基于视觉导航定位信息进行定位的视觉导航模式；所述无效状态包括：卫星导航信号丢失或卫星导航信号受到干扰。
可选地，所述通过第二导航模式进行导航的步骤，包括：
基于所述视觉导航定位信息中的所述环境特征信息和点云信息，确定摄像设备在当前时刻的速度、姿态以及位置；
根据所述摄像设备在当前时刻的速度、姿态以及位置，以及所述摄像设备的安装参数，确定所述无人机在当前时刻的速度、姿态以及位置；所述述摄像设备的安装参数包括以下至少一项：摄像设备相对于无人机质心的安装姿态角度，摄像设备相对于无人机质心的安装距离。
可选地，所述通过第二导航模式进行导航之后，所述方法还包括：
以预设时间周期，周期性判断当前时刻的卫星导航信号接收状态是否为有效状态；
当当前时刻的卫星导航信号接收状态为有效状态时，将所述第二导航模式切换为所述第一导航模式。
可选地，所述通过第二导航模式进行导航之后，所述方法还包括：
确定无人机的剩余油量或者剩余电量；
根据所述无人机的剩余油量或者剩余电量，计算所述无人机在所述第二导航模式下的续航时间；
向用户端设备发送所述续航时间。
可选地，所述向用户发送所述续航时间之后，所述方法还包括：
接收用户端设备发送的飞回命令，执行飞回预设飞行路径动作；
在飞回预设飞行路径后，对当前环境特征信息与预先生成的环境特征字典库中的环境特征信息进行匹配；
根据匹配结果校正在所述第二导航模式下产生的累计误差。
可选地，所述视觉导航定位信息中还包括高程信息，所述方法包括：
获取机载高度信息，所述机载高度信息通过无人机的机载气压计生成；
将所述机载高度信息与所述高程信息进行加权融合计算，得到目标高度信息。
第二方面，本发明实施例提供了一种在卫星导航信号失效时的无人机导航装置，所述装置包括：
接收模块，用于持续接收卫星导航信号，IMU数据，以及视觉导航定位信息；所述视觉导航定位信息中至少包括：环境特征信息和点云信息；所述环境特征信息中记录有：摄像设备拍摄的视频关键帧中的多个特征点；所述点云信息中记录有：摄像设备不同的角度和距离信息；所述点云信息基于所述多个特征点计算得到，或者，通过主动成像设备采集得到；
第一判断模块，用于判断当前时刻的卫星导航信号接收状态是否为有效状态；
第一导航模块，用于当当前时刻的卫星导航信号接收状态为有效状态时，通过第一导航模式进行导航；所述第一导航模式为卫星导航信号与IMU数据组合导航模式；
第二导航模块，用于当当前时刻的卫星导航信号接收状态为无效状态时，通过第二导航模式进行导航；所述第二导航模式为：基于视觉导航定位信息进行定位的视觉导航模式；所述无效状态包括：卫星导航信号丢失或卫星导航信号受到干扰。
第三方面，本发明实施例提供了一种电子设备，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，所述处理器、所述通信接口、所述存储器通过所述通信总线完成相互间的通信；所述机器可读存储介质存储有能够被所述处理器执行的机器可执行指令，所述处理器被所述机器可执行指令促使：实现本发明实施例第一方面提供的无人机导航方法的方法步骤。
第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行本发明实施例第一方面提供的无人机导航方法的方法步骤。
本发明实施例提供的一种在卫星导航信号失效时的无人机导航方法及导航装置，通过判断当前时刻的卫星导航信号接收状态是否为有效状态，当当前时刻的卫星导航信号接收状态为无效状态时，能够通过第二导航模式，即基于视觉导航定位信息进行定位的视觉导航模式进行导航，从而一方面能够避免无人机因卫星导航信号失效而无法安全飞行，另一方面能够避免因低精度IMU的累计误差导致的无人机姿态漂移，能够使无人机在卫星导航信号丢失或受到干扰的情况下安全飞行，提高了无人机的飞行安全性。当然，实施本发明的任一产品或方法必不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的在卫星导航信号失效时的无人机导航方法的一种流程示意图；
图2为本发明实施例中摄像设备采集到的相邻关键帧图像示意图；
图3为本发明实施例中无人机所处不同状态的示意图；
图4为本发明实施例提供的在卫星导航信号失效时的无人机导航装置的一种结构示意图；
图5为本发明实施例中第二导航模块的一种结构示意图；
图6为本发明实施例提供的电子设备的一种结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
有鉴于此，如图1所示，本发明实施例提供了一种在卫星导航信号失效时的无人机导航方法，该方法可以包括以下步骤：
S101，持续接收卫星导航信号，IMU数据，以及视觉导航定位信息。
本发明实施例中，无人机在飞行过程中，可以持续地接收卫星导航信号，IMU数据，以及视觉导航定位信息。其中，卫星导航信号可以通过机载导航设备获取，例如：GPS(Global Positioning System，全球定位***)设备，北斗导航设备等；IMU数据可以由机载IMU模块获取；视觉导航定位信息可以通过机载摄像设备获取，例如，单目、双目或深度摄像头，其中，单目和双面摄像头又可以分为可见光和红外、紫外，或者其他光谱类型的传感器；深度摄像头可以为红外激光深度摄像头或者LIDAR(Light Detection And Ranging，激光雷达)等。
视觉导航定位信息中至少包括：环境特征信息和点云信息，环境特征信息中记录有：摄像设备拍摄的视频关键帧中的多个特征点；点云信息中记录有：点云所在空间的三维空间位置坐标；点云信息基于多个特征点计算得到；或者，可以由深度传感器探测得到。，也即通过主动成像设备采集得到。
如图2所示，为摄像设备采集到的相邻关键帧图像示意图。其中C0、C1和C2分别表示摄像设备在三个飞行时刻对应的位置，其中C0和C1为卫星导航信号有效时刻的摄像设备位置，C2为卫星导航信号失效时刻的摄像设备位置。m1、m2、m3、m4分别为摄像设备在C2时刻采集到的特征点，n1、n2、n3、n4分别为摄像设备在C1时刻采集到的特征点，l1、l2、l3分别为摄像设备在C0时刻采集到的特征点。p0、p1、p2分别表示卫星导航信号有效时刻摄像设备在C0和C1位置采集到的关键帧图像，通过现有前方交会计算得到点云的空间位置信息；p3表示卫星导航信号无效时刻摄像设备在C2位置的点云信息。实际应用中，由于采用的算法不同，所采集的点云信息可以达到上百至数百个。对于C2位置的点云信息，可以通过现有的PnP算法计算得到，也可以直接通过深度摄像设备获取。
S102，判断当前时刻的卫星导航信号接收状态是否为有效状态。
无人机在飞行过程中，可以判断当前时刻的卫星导航信号接收状态是否为有效状态，也就是说，无人机可以在飞行过程中对所接收卫星信号的状态进行判断，从而执行不同的操作。
作为本发明实施例一种可选的实施方式，无人机在飞行过程中可以每隔预设时间间隔判断一次当前时刻的卫星导航信号接收状态是否为有效状态，例如，1秒，2秒或者5秒，从而持续不断地进行判断，以保证准确确定当前时刻的卫星导航信号接收状态。
S103，当当前时刻的卫星导航信号接收状态为有效状态时，通过第一导航模式进行导航。
本发明实施例中，如果无人机判定当前时刻的卫星导航信号接收状态为有效状态，则可以通过第一导航模式，即卫星导航信号与IMU数据组合导航模式进行导航。
S104，当当前时刻的卫星导航信号接收状态为无效状态时，通过第二导航模式进行导航。
本发明实施例中，如果无人机判定当前时刻的卫星导航信号接收状态为无效状态，则可以通过第二导航模式进行导航。所说的第二导航模式可以为：基于视觉导航定位信息进行定位的视觉导航模式，这种导航模式可以在卫星导航信号接收状态为无效状态时，只需要通过视觉导航定位信息即可确定无人机的速度参数和位置参数，进而利用这些参数进行导航。
图3为本发明实施例中无人机所处不同状态的示意图，如图3所示，C1为初始有卫星导航信号时刻状态，Ci为最后一个有卫星导航信号时刻状态，Ci+1为无卫星导航信号时刻状态，摄像设备安装于无人机下方对光线无遮挡处。
作为本发明实施例一种可选的实施方式，可以先基于视觉导航定位信息中的环境特征信息和点云信息，确定摄像设备在当前时刻的速度、姿态以及位置，然后根据摄像设备在当前时刻的速度、姿态以及位置，以及摄像设备的安装参数，确定无人机在当前时刻的速度、姿态以及位置。其中，摄像设备的安装参数包括以下至少一项：摄像设备相对于无人机质心的安装角度和安装距离。
对于不同的摄像设备，其使用目的均可以是通过点云信息和对应的关键帧图像上的特征点，解算出当前时刻未知的摄像设备的姿态和位置，有了摄像设备姿态和位置，根据摄像机在无人机上的安装参数即可计算得到飞机当前时刻的位置和姿态。对于两个相邻关键帧之间时刻的摄像设备位置和姿态，可以通过相邻帧间的PnP(Perspective-n-Point)算法解算计算得到，或者可以通过IMU的航位推测计算得到。PnP算法是指通过多对3D与2D匹配点，在已知或者未知摄像设备内参的情况下，利用最小化重投影误差来求解摄像设备外参的算法，该算法为现有技术，本发明实施例不再赘述。
作为本发明实施例一种可选的实施方式，可以将上述通过视觉导航定位信息确定的无人机的速度参数和位置参数，作为输入参数提供给第一导航模式下的导航算法，即，可以替代由导航卫星输出的速度参数和位置参数。虽然视觉导航定位信息也会存在累计误差，但是这种误差远小于IMU数据的累计误差，因此，相当于利用摄像设备构成一个高精度的惯性导航设备，从而使无人机在无卫星导航信号的一段时间内也能够稳定飞行。如果有必要，可以将通过视觉导航定位信息确定的无人机的速度参数和位置参数统一到第一导航模式下的导航坐标系下。
作为本发明实施例一种可选的实施方式，还可以以预设时间周期，周期性判断当前时刻的卫星导航信号接收状态是否为有效状态，当当前时刻的卫星导航信号接收状态为有效状态时，重新将第二导航模式切换为第一导航模式，从而使无人机能够重新利用卫星导航信号进行导航，提高了无人机的智能程度。上述设时间周期可以设置为1秒，2秒或者5秒，本发明实施例不做具体限定。
作为本发明实施例一种可选的实施方式，在通过第二导航模式进行导航之后，还可以确定无人机的剩余油量或者剩余电量，计算无人机在第二导航模式下的续航时间，无人机需要在安全时间内回到原有飞行路径。容易理解，安全时间小于续航时间，例如在续航时间的基础上减去15分钟。无人机还可以向用户端设备发送续航时间，从而使用户能够知道无人机还可以飞行多久，并在需要时向无人机发送飞回命令。
作为本发明实施例一种可选的实施方式，无人机接收飞回命令后，可以执行飞回预设飞行路径动作，即回到原有飞行路径，在飞回预设飞行路径后，无人机可以对当前环境特征信息与预先生成的环境特征字典库中的环境特征信息进行匹配，从而根据匹配结果校正在第二导航模式下产生的累计误差。预先生成的环境特征字典库的作用是无人机机在飞回到原有路径时，可以快速地实现当前环境的图像特征和已有字典库中的特征进行匹配，从而对定位累计误差进行校正。该环境特征字典库可以为无人机在先前飞行过程中通过不断扫描环境生成的，也可以是预先基于飞行航线周边环境扫描好并保存在无人机中的。
作为本发明实施例一种可选的实施方式，视觉导航定位信息中还可以包括高程信息，由于机载高度信息存在误差，因此无人机可以获取机载高度信息，可以将机载高度信息与高程信息进行加权融合计算，得到目标高度信息，使得无人机所确定的高度更加准确。加权融合计算过程可以为机载高度信息和高程信息分配不同的权重值后进行计算。
作为本发明实施例一种可选的实施方式，由于利用视觉导航定位信息计算出的飞机高程信息为相对于地面的高程，对于绝对高程信息(例如海拔高度)，可以通过卫星导航信号在有效时刻的高度信息做补偿得到。
作为本发明实施例一种可选的实施方式，对于由视觉导航定位信息计算出的姿态和位置信息，可以作为卡尔曼滤波器的观测量，与机载IMU数据进行融合解算。
本发明实施例提供的一种在卫星导航信号失效时的无人机导航方法，通过判断当前时刻的卫星导航信号接收状态是否为有效状态，当当前时刻的卫星导航信号接收状态为无效状态时，能够通过第二导航模式，即基于视觉导航定位信息进行定位的视觉导航模式进行导航，从而一方面能够避免无人机因卫星导航信号失效而无法安全飞行，另一方面能够避免因低精度IMU的累计误差导致的无人机姿态漂移，能够使无人机在卫星导航信号丢失或受到干扰的情况下安全飞行，提高了无人机的飞行安全性。
本发明实施例提供的一种在卫星导航信号失效时的无人机导航装置的一种具体实施例，与图1所示流程相对应，参考图4，图4为本发明实施例的一种在卫星导航信号失效时的无人机导航装置的一种结构示意图，包括：
接收模块201，用于持续接收卫星导航信号，IMU数据，以及视觉导航定位信息；视觉导航定位信息中至少包括：环境特征信息和点云信息；环境特征信息中记录有：摄像设备拍摄的视频关键帧中的多个特征点；点云信息中记录有：摄像设备不同的角度和距离信息；点云信息基于多个特征点计算得到，或者，通过主动成像设备采集得到。
第一判断模块202，用于判断当前时刻的卫星导航信号接收状态是否为有效状态。
第一导航模块203，用于当当前时刻的卫星导航信号接收状态为有效状态时，通过第一导航模式进行导航；第一导航模式为卫星导航信号与IMU数据组合导航模式。
第二导航模块204，用于当当前时刻的卫星导航信号接收状态为无效状态时，通过第二导航模式进行导航；第二导航模式为：基于视觉导航定位信息进行定位的视觉导航模式；无效状态包括：卫星导航信号丢失或卫星导航信号受到干扰。
其中，如图5所示，第二导航模块包括：
第一确定子模块2041，用于基于视觉导航定位信息中的环境特征信息和点云信息，确定摄像设备在当前时刻的速度、姿态以及位置。
第二确定子模块2042，根据摄像设备在当前时刻的速度、姿态以及位置，以及摄像设备的安装参数，确定无人机在当前时刻的速度、姿态以及位置；述摄像设备的安装参数包括以下至少一项：摄像设备相对于无人机质心的安装姿态角度，摄像设备相对于无人机质心的安装距离。
其中，第一判断模块，具体用于：
以预设时间周期，周期性判断当前时刻的卫星导航信号接收状态是否为有效状态。
本发明实施例装置还可以包括：
切换模块，用于当当前时刻的卫星导航信号接收状态为有效状态时，将第二导航模式切换为第一导航模式。
第二判断模块，用于以预设时间周期，周期性判断当前时刻的卫星导航信号接收状态是否为有效状态；
切换模块具体用于：当当前时刻的卫星导航信号接收状态为有效状态时，将第二导航模式切换为第一导航模式。
确定模块，用于确定无人机的剩余油量或者剩余电量。
计算模块，用于根据无人机的剩余油量或者剩余电量，计算无人机在第二导航模式下的续航时间。
发送模块，用于向用户端设备发送续航时间。
接收模块，用于接收用户端设备发送的飞回命令，执行飞回预设飞行路径动作。
匹配模块，用于在飞回预设飞行路径后，对当前环境特征信息与预先生成的环境特征字典库中的环境特征信息进行匹配。
校正模块，用于根据匹配结果校正在第二导航模式下产生的累计误差。
获取模块，用于获取机载高度信息，机载高度信息通过无人机的机载气压计生成。
融合模块，用于将机载高度信息与高程信息进行加权融合计算，得到目标高度信息。
本发明实施例提供的一种在卫星导航信号失效时的无人机导航装置，通过判断当前时刻的卫星导航信号接收状态是否为有效状态，当当前时刻的卫星导航信号接收状态为无效状态时，能够通过第二导航模式，即基于视觉导航定位信息进行定位的视觉导航模式进行导航，从而一方面能够避免无人机因卫星导航信号失效而无法安全飞行，另一方面能够避免因低精度IMU的累计误差导致的无人机姿态漂移，能够使无人机在卫星导航信号丢失或受到干扰的情况下安全飞行，提高了无人机的飞行安全性。
本发明实施例还提供了一种电子设备，如图6所示，包括处理器301、通信接口302、存储器303和通信总线304，其中，处理器301，通信接口302，存储器303通过通信总线304完成相互间的通信，
存储器303，用于存放计算机程序；
处理器301，用于执行存储器303上所存放的程序时，实现如下步骤：
持续接收卫星导航信号，IMU数据，以及视觉导航定位信息；视觉导航定位信息中至少包括：环境特征信息和点云信息；环境特征信息中记录有：摄像设备拍摄的视频关键帧中的多个特征点；点云信息中记录有：摄像设备不同的角度和距离信息；点云信息基于多个特征点计算得到，或者，通过主动成像设备采集得到；
判断当前时刻的卫星导航信号接收状态是否为有效状态；
当当前时刻的卫星导航信号接收状态为有效状态时，通过第一导航模式进行导航；第一导航模式为卫星导航信号与IMU数据组合导航模式；
当当前时刻的卫星导航信号接收状态为无效状态时，通过第二导航模式进行导航；第二导航模式为：基于视觉导航定位信息进行定位的视觉导航模式；无效状态包括：卫星导航信号丢失或卫星导航信号受到干扰。
本发明实施例提供的一种电子设备，通过判断当前时刻的卫星导航信号接收状态是否为有效状态，当当前时刻的卫星导航信号接收状态为无效状态时，能够通过第二导航模式，即基于视觉导航定位信息进行定位的视觉导航模式进行导航，从而一方面能够避免无人机因卫星导航信号失效而无法安全飞行，另一方面能够避免因低精度IMU的累计误差导致的无人机姿态漂移，能够使无人机在卫星导航信号丢失或受到干扰的情况下安全飞行，提高了无人机的飞行安全性。
上述电子设备提到的通信总线可以是外设部件互连标准(Peripheral ComponentInterconnect，简称PCI)总线或扩展工业标准结构(Extended Industry StandardArchitecture，简称EISA)总线等。该通信总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
通信接口用于上述电子设备与其他设备之间的通信。
存储器可以包括随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)，也可以包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。可选的，存储器还可以是至少一个位于远离前述处理器的存储装置。
上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital Signal Processing，简称DSP)、专用集成电路(Application SpecificIntegrated Circuit，简称ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质内存储有计算机程序，用以执行如下步骤：
持续接收卫星导航信号，IMU数据，以及视觉导航定位信息；视觉导航定位信息中至少包括：环境特征信息和点云信息；环境特征信息中记录有：摄像设备拍摄的视频关键帧中的多个特征点；点云信息中记录有：摄像设备不同的角度和距离信息；点云信息基于多个特征点计算得到，或者，通过主动成像设备采集得到；
判断当前时刻的卫星导航信号接收状态是否为有效状态；
当当前时刻的卫星导航信号接收状态为有效状态时，通过第一导航模式进行导航；第一导航模式为卫星导航信号与IMU数据组合导航模式；
当当前时刻的卫星导航信号接收状态为无效状态时，通过第二导航模式进行导航；第二导航模式为：基于视觉导航定位信息进行定位的视觉导航模式；无效状态包括：卫星导航信号丢失或卫星导航信号受到干扰。
本发明实施例提供的一种计算机可读存储介质，通过判断当前时刻的卫星导航信号接收状态是否为有效状态，当当前时刻的卫星导航信号接收状态为无效状态时，能够通过第二导航模式，即基于视觉导航定位信息进行定位的视觉导航模式进行导航，从而一方面能够避免无人机因卫星导航信号失效而无法安全飞行，另一方面能够避免因低精度IMU的累计误差导致的无人机姿态漂移，能够使无人机在卫星导航信号丢失或受到干扰的情况下安全飞行，提高了无人机的飞行安全性。
对于装置/电子设备/存储介质实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
需要说明的是，本发明实施例的装置、电子设备及存储介质分别是应用上述无人机导航方法的装置、电子设备及存储介质，则上述无人机导航方法的所有实施例均适用于该装置、电子设备及存储介质，且均能达到相同或相似的有益效果。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于***实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种在卫星导航信号失效时的无人机导航方法，其特征在于，所述方法包括：
持续接收卫星导航信号，惯性测量单元IMU数据，以及视觉导航定位信息；所述视觉导航定位信息中至少包括：环境特征信息和点云信息；所述环境特征信息中记录有：摄像设备拍摄的视频关键帧中的多个特征点；所述点云信息中记录有：摄像设备不同的角度和距离信息；所述点云信息基于所述多个特征点计算得到，或者，通过主动成像设备采集得到；
判断当前时刻的卫星导航信号接收状态是否为有效状态；
当当前时刻的卫星导航信号接收状态为有效状态时，通过第一导航模式进行导航；所述第一导航模式为卫星导航信号与IMU数据组合导航模式；
当当前时刻的卫星导航信号接收状态为无效状态时，通过第二导航模式进行导航；所述第二导航模式为：基于视觉导航定位信息进行定位的视觉导航模式；所述无效状态包括：卫星导航信号丢失或卫星导航信号受到干扰。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过第二导航模式进行导航的步骤，包括：
基于所述视觉导航定位信息中的所述环境特征信息和点云信息，确定摄像设备在当前时刻的速度、姿态以及位置；
根据所述摄像设备在当前时刻的速度、姿态以及位置，以及所述摄像设备的安装参数，确定所述无人机在当前时刻的速度、姿态以及位置；所述摄像设备的安装参数包括以下至少一项：摄像设备相对于无人机质心的安装姿态角度，摄像设备相对于无人机质心的安装距离。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过第二导航模式进行导航之后，所述方法还包括：
以预设时间周期，周期性判断当前时刻的卫星导航信号接收状态是否为有效状态；
当当前时刻的卫星导航信号接收状态为有效状态时，将所述第二导航模式切换为所述第一导航模式。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过第二导航模式进行导航之后，所述方法还包括：
确定无人机的剩余油量或者剩余电量；
根据所述无人机的剩余油量或者剩余电量，计算所述无人机在所述第二导航模式下的续航时间；
向用户端设备发送所述续航时间。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述向用户发送所述续航时间之后，所述方法还包括：
接收用户端设备发送的飞回命令，执行飞回预设飞行路径动作；
在飞回预设飞行路径后，对当前环境特征信息与预先生成的环境特征字典库中的环境特征信息进行匹配；
根据匹配结果校正在所述第二导航模式下产生的累计误差。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述视觉导航定位信息中还包括高程信息，所述方法包括：
获取机载高度信息，所述机载高度信息通过无人机的机载气压计生成；
将所述机载高度信息与所述高程信息进行加权融合计算，得到目标高度信息。
7.一种在卫星导航信号失效时的无人机导航装置，其特征在于，所述装置包括：
接收模块，用于持续接收卫星导航信号，惯性测量单元IMU数据，以及视觉导航定位信息；所述视觉导航定位信息中至少包括：环境特征信息和点云信息；所述环境特征信息中记录有：摄像设备拍摄的视频关键帧中的多个特征点；所述点云信息中记录有：摄像设备不同的角度和距离信息；所述点云信息基于所述多个特征点计算得到，或者，通过主动成像设备采集得到；
第一判断模块，用于判断当前时刻的卫星导航信号接收状态是否为有效状态；
第一导航模块，用于当当前时刻的卫星导航信号接收状态为有效状态时，通过第一导航模式进行导航；所述第一导航模式为卫星导航信号与IMU数据组合导航模式；
第二导航模块，用于当当前时刻的卫星导航信号接收状态为无效状态时，通过第二导航模式进行导航；所述第二导航模式为：基于视觉导航定位信息进行定位的视觉导航模式；所述无效状态包括：卫星导航信号丢失或卫星导航信号受到干扰。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第一判断模块，具体用于：
以预设时间周期，周期性判断当前时刻的卫星导航信号接收状态是否为有效状态；
所述装置还包括：
切换模块，用于当当前时刻的卫星导航信号接收状态为有效状态时，将所述第二导航模式切换为所述第一导航模式。
9.一种电子设备，其特征在于，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，所述处理器、所述通信接口、所述存储器通过所述通信总线完成相互间的通信；
所述存储器，用于存放计算机程序；
所述处理器，用于执行存储器上所存放的程序时，实现权利要求1-6任一项所述的方法步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-6任一项所述的方法步骤。
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