一种无人机与智能地坪划线机器人协作方法及系统

技术领域

本发明涉及地坪划线技术领域，特别涉及一种无人机与智能地坪划线机器人协作方法及系统。

背景技术

智能地坪划线机器人在执行画线任务前需先取得GNSS坐标系下的任务图形坐标序列，传统做法有两种，一种是透过人为测量，其操作流程相当繁琐，且至少需要一位操作人员到指定地点量测；另一种则是透过合作的地图服务公司提供现有的卫星地图或卫星空拍图来设置任务图形并取得GNSS坐标序列，不过在实际操作过程中，人工测量效率低下，难以用于较大场地的地坪划线工作，与此同时，地图服务公司的服务范围很难完美覆盖全球各个角落，造成无法适用地址比较偏僻的地方。

发明内容

本发明目的在于针对现有技术智能地坪划线机器人通过卫星空拍图获得GNSS坐标系下的任务图形坐标序列，适用范围窄，依赖人工测量，耗费时间久，效率低下，提供一种无人机与智能地坪划线机器人协作方法及系统，适用范围广，操作快捷，工作效率高。

为达成上述目的，本发明提出如下技术方案：

一种无人机与智能地坪划线机器人协作方法，包括步骤：

S1：无人机起飞前在地面停留预定时间，获取网络RTK基准站的信息，优化GNSS坐标系下的定位信息，定位实际误差小于定位误差预设槛值，转入S2；定位误差大于预设槛值，输出定位误差警告信息；

S2：无人机操作终端对无人机进行姿态校正，其姿态校正误差小于预设槛值，初始化完成，记录起飞时姿态并转入S3；姿态校正实际误差大于姿态校正误差预设槛值，输出姿态校正警告信息；

S3：无人机飞往预设目标点进行拍摄流程；

S4：无人机到达目标点后，在空中悬停预定时间，接收GNSS定位信号，计算接收时间内多笔数据的误差，最终误差小于预设槛值，转入S5；最终误差大于预设槛值，输出数据接收警告信息；

S5：无人机摄像头朝向地面拍摄空拍图并记录拍摄时当下的姿态以及GNSS定位信息；

S6：重复S3-S5步骤，直至所有目标点拍摄完毕；

S7：无人机发送拍摄数据至无人机操作终端进行任务图形GNSS坐标序列运算；

S8：任务图形GNSS坐标序列传输至智能地坪划线机器人，智能地坪划线机器人执行划线任务。

进一步的，步骤S7中任务图形GNSS坐标序列运算：

无人机起飞以及拍摄当下记录的GNSS坐标和姿态，推出拍摄及起飞当下的高度差和姿态角差异，代入相机成像公式：

其中f为相机焦距，X、Y、Z为相机坐标下的直角坐标，X'、Y'为成像平面上的直角坐标，透过公式可以得到空拍图中任意一点在三维空间中相对拍摄点的坐标转换关系，搭配拍摄点的GNSS坐标即可取得空拍图中任意一点在GNSS坐标系下的坐标，将任务图形放置在无人机拍摄照空拍图中得出其GNSS坐标序列。

进一步的，所述无人机、无人机操作终端和智能地坪划线机器人通过物联网相连接并进行数据传输。

进一步的，所述任务图形的输入方式为人机界面输入或文件导入。

一种基于所述的无人机与智能地坪划线机器人协作方法的系统，包括无人机、无人机操作终端和智能地坪划线机器人，所述无人机拍摄目标点空拍图，所述无人机操作终端接收无人机所拍摄空拍图并进行GNSS坐标运算，所述智能地坪划线机器人接收任务图形GNSS坐标序列并执行划线任务。

进一步的，所述无人机包括无人机本体、定位模块和摄像头，所述无人机本体为四轴飞行器、所述定位模块为GNSS+I MU多传感器融合组合系统。

进一步的，所述定位模块包括组合定位移动站和天线设备，用于接收无人机的定位信息。

进一步的，所述的无人机与智能地坪划线机器人协作系统，还包括距离感测模块，用于取得无人机与地面的距离数据，所述距离感测模块为镭射测距仪、光达或深度相机。

进一步的，所述的无人机与智能地坪划线机器人协作系统，还包括RTK基准站，所述智能地坪划线机器人设置有接收RTK基准站信号的GNSS位置接收器。

有益效果：

由以上技术方案可知，本发明的技术方案提供了一种无人机与智能地坪划线机器人协作方法及系统，适用范围广，操作快捷，工作效率高。解决现有技术智能地坪划线机器人通过卫星空拍图获得GNSS坐标系下的任务图形坐标序列，适用范围窄，依赖人工测量，耗费时间久，效率低下的问题，利用无人机对目标点进行空拍图的拍摄，传输至无人机操作终端对空拍图GNSS坐标运算，而后假如任务图形得出任务图形的GNSS坐标序列，传输至智能地坪划线机器人中，进行划线任务，无需人工测量GNSS坐标信息，高效快捷，与此同时，摆脱了卫星空拍图的适用范围窄的问题，拍摄精度更高，适用范围更广。

应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的发明主题的一部分。

结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本发明教导的前述和其他方面、实施例和特征。本发明的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本发明教导的具体实施方式的实践中得知。

附图说明

附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本发明的各个方面的实施例，其中：

图1为本申请的无人机与智能地坪划线机器人协作方法流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图,对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例,本领域普通技术人员在无需创造性劳动的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。除非另作定义,此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。

本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性,而只是用来区分不同的组成部分。同样,除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一个”“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制,而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件,并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。“上”“下”“左”“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后,则该相对位置关系也可能相应地改变。

本发明是针对目前现有技术中，智能地坪划线机器人通过卫星空拍图获得GNSS坐标系下的任务图形坐标序列，适用范围窄，依赖人工测量，耗费时间久，效率低下的问题。

本发明的发明构思是利用无人机对目标点进行空拍图的拍摄，传输至无人机操作终端对空拍图GNSS坐标运算，而后加入任务图形得出任务图形的GNSS坐标序列，传输至智能地坪划线机器人中，进行划线任务，无需人工测量GNSS坐标信息，高效快捷，与此同时，摆脱了卫星空拍图的适用范围窄的问题，拍摄精度更高，适用范围更广。

实施例

一种无人机与智能地坪划线机器人协作方法，包括步骤：

S1：无人机起飞前在地面停留预定时间，获取网络RTK基准站的信息，优化GNSS坐标系下的定位信息，定位实际误差小于定位误差预设槛值，转入S2；定位误差大于预设槛值，输出定位误差警告信息；

S2：无人机操作终端对无人机进行姿态校正，其姿态校正误差小于预设槛值，初始化完成，记录起飞时姿态并转入S3；姿态校正实际误差大于姿态校正误差预设槛值，输出姿态校正警告信息；

S3：无人机飞往预设目标点进行拍摄流程；

S4：无人机到达目标点后，在空中悬停预定时间，接收GNSS定位信号，计算接收时间内多笔数据的误差，最终误差小于预设槛值，转入S5；最终误差大于预设槛值，输出数据接收警告信息；

S5：无人机摄像头朝向地面拍摄空拍图并记录拍摄时当下的姿态以及GNSS定位信息；

S6：重复S3-S5步骤，直至所有目标点拍摄完毕；

S7：无人机发送拍摄数据至无人机操作终端进行任务图形GNSS坐标序列运算；

S8：任务图形GNSS坐标序列传输至智能地坪划线机器人，智能地坪划线机器人执行划线任务。

利用无人机对目标点进行空拍图的拍摄，传输至无人机操作终端对空拍图GNSS坐标运算，而后加入任务图形得出任务图形的GNSS坐标序列，传输至智能地坪划线机器人中，进行划线任务，无需人工测量GNSS坐标信息，高效快捷，与此同时，摆脱了卫星空拍图的适用范围窄的问题，拍摄精度更高，适用范围更广。

具体的，步骤S7中任务图形GNSS坐标序列运算：

无人机起飞以及拍摄当下记录的GNSS坐标和姿态，推出拍摄及起飞当下的高度差和姿态角差异，代入相机成像公式：

其中f为相机焦距，X、Y、Z为相机坐标下的直角坐标，X'、Y'为成像平面上的直角坐标，透过公式可以得到空拍图中任意一点在三维空间中相对拍摄点的坐标转换关系，搭配拍摄点的GNSS坐标即可取得空拍图中任意一点在GNSS坐标系下的坐标，将任务图形放置在无人机拍摄照空拍图中得出其GNSS坐标序列。

具体的，所述无人机、无人机操作终端和智能地坪划线机器人通过物联网相连接并进行数据传输。

所述无人机、无人机操作终端以及智能地坪划线机器人通过物联网连接，无需额外的硬件连接进行数据传输，拍摄作业的同时进行数据保存，保证了数据安全性，即使在无人机作业过程中产生意外情况，也保证了数据有效保存，防止数据丢失，工作量增加，保证工作效率。

具体的，所述任务图形的输入方式为人机界面输入或文件导入。

对于任务图形输入时，可以使用无人机操作终端系统中自带的任务图形进行直接选择，也可以通过文件导入形式导入所需任务图形，增加了兼容性。

一种基于所述的无人机与智能地坪划线机器人协作方法的系统，包括无人机、无人机操作终端和智能地坪划线机器人，所述无人机拍摄目标点空拍图，所述无人机操作终端接收无人机所拍摄空拍图并进行GNSS坐标运算，所述智能地坪划线机器人接收任务图形GNSS坐标序列并执行划线任务。

本系统利用无人机对目标点进行空拍图的拍摄，传输至无人机操作终端对空拍图GNSS坐标运算，在无人机操作终端运算出任务图形的GNSS坐标序列，传输至智能地坪划线机器人中，进行划线任务，无需人工测量GNSS坐标信息，高效快捷，与此同时，摆脱了卫星空拍图的适用范围窄的问题，拍摄精度更高，适用范围更广。

具体的，所述无人机包括无人机本体、定位模块和摄像头，所述无人机本体为四轴飞行器、所述定位模块为GNSS+IMU多传感器融合组合系统。

所述无人机使用四轴飞行器，搭配GNSS+IMU多传感器融合组合系统的定位模块以及摄像头，可拆卸的设计，对于损坏的部件及时更换，最大程度上保证了无人机的使用寿命。

具体的，所述定位模块包括组合定位移动站和天线设备，用于接收无人机的定位信息。

具体的，所述的无人机与智能地坪划线机器人协作系统，还包括距离感测模块，用于取得无人机与地面的距离数据，所述距离感测模块为镭射测距仪、光达或深度相机。

为了保证无人机与地面距离数据的测算精准，本系统可以加入距离感测模块，进一步增加本系统的测量精度。

具体的，所述的无人机与智能地坪划线机器人协作系统，还包括RTK基准站，所述无人机设置有接收RTK基准站信号的GNSS位置接收器。

对于部分地区，网络RTK服务未能覆盖或者信号精度较差的区域，可通过自建RTK基准站，与此同时，通过无人机携带的GNSS位置接收器，对GNSS坐标进行获取并优化，保证测量精度。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。