本發(fā)明涉及無人機室內定位，特別是涉及一種無人機室內定位方法、系統(tǒng)、設備及存儲介質。

背景技術：

1、無人機憑借其出色的高效與靈活性，強大的數據收集與監(jiān)測能力，優(yōu)異的成本收益以及創(chuàng)新性等優(yōu)點，已經在各行各業(yè)有著廣泛的應用。

2、目前，基于室內定位能確認人或者物體在建筑物或封閉空間內的精確位置。無人機室內定位技術中，適合小型無人機的室內定位方法多樣，但一般會有著部分缺點，例如，gps定位方案受到外界環(huán)境的影響定位精度很低，不能完成精準的室內定位；傳統(tǒng)攝像頭定位方案容易受到光照的影響，在光照不良的條件下，容易定位不準；雙目攝像頭和上位機設備體積重，功耗大，往往小型無人機難以承載，并且其系統(tǒng)的組建成本較高；uwb定位存在功耗較大與組建難度與成本高的問題。

3、現有的無人機定位方法均是對無人機的二維坐標進行定位，無人機在室內飛行時，受空間以及室內物體的影響，采用單一測量高度的工具得出無人機的高度，使得無人機的高度定位不精準。

技術實現思路

1、鑒于以上所述現有技術的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種無人機室內定位方法、系統(tǒng)、設備及存儲介質，用于解決現有技術中對無人機在室內飛行時，高度定位不精準的問題。

2、為實現上述目的及其他相關目的，本發(fā)明提供一種無人機室內定位方法，包括以下步驟：

3、獲取無人機的高度、z軸速度以及z軸加速度；其中，所述無人機的高度包括通過氣壓計模塊獲取的第一測量高度zb以及通過單向測距雷達模塊獲得的第二測量高度zr；

4、將無人機的高度、z軸速度以及z軸加速度采用卡爾曼濾波進行融合，最終確定無人機的高度坐標z。

5、進一步地，沿著室內的高度方向設置有若干第一特征模塊，無人機在卡爾曼濾波融合迭代多次后采集第一特征模塊的數據，對無人機的高度坐標z進行校準，其中第一特征模塊的數據包括高度數據。

6、進一步地，還包括基于zigbee獲取無人機的位置坐標(x,y)，然后結合無人機的高度坐標z，最后輸出無人機的位置坐標(x,y,z)；其中，基于zigbee獲取無人機的位置坐標(x,y)，具體包括：

7、在室內設置一個固定點及多個參考節(jié)點，將各個參考節(jié)點與無人機綁定；

8、基于zigbee預估目標節(jié)點d的坐標(x1，y1)；

9、通過慣性測量單元模塊獲取無人機x軸、y軸的速度與加速度，將無人機x軸、y軸的速度與加速度與預估的目標節(jié)點d坐標(x1，y1)通過卡爾曼濾波進行融合迭代，最后確定無人機的位置坐標(x,y)。

10、進一步地，基于zigbee預估目標節(jié)點d的坐標(x1，y1)，具體包括：

11、基于zigbee獲取目標節(jié)點d處的接收信號強度值rssi；

12、根據目標節(jié)點處的接收信號強度值rssi計算出目標節(jié)點與各個參考節(jié)點之間的距離；

13、找出與目標節(jié)點距離最近的三個參考節(jié)點；

14、根據三個參考節(jié)點的坐標以及目標節(jié)點與三個參考節(jié)點之間的距離，采用三邊測量法預估出目標節(jié)點d的坐標。

15、進一步地，其中，將無人機x軸、y軸的速度與加速度與預估的目標節(jié)點d坐標(x1，y1)通過卡爾曼濾波進行融合迭代之后還包括：

16、在室內環(huán)境中布置若干個zigbee發(fā)射模塊，并對每個zigbee發(fā)射模塊的坐標進行記錄，每個zigbee發(fā)射模塊作為一個參考節(jié)點；

17、每個參考節(jié)點處設有不同的第二特征模塊；

18、所述將無人機x軸、y軸的速度與加速度與預估的目標節(jié)點d坐標(x1，y1)通過卡爾曼濾波進行融合迭代多次后，無人機位于其中一個參考節(jié)點的上方獲取對應參考節(jié)點的特征信息坐標，將采集的坐標與無人機迭代的坐標進行校準。

19、進一步地，采集每個參考節(jié)點的接收信號強度值rssi值進行多次測量并求多次rssi值的平均值，作為每個參考點的基準值即指紋，所有參考節(jié)點的指紋形成指紋庫；預估出目標節(jié)點d的坐標時，采集目標節(jié)點d處的接收信號強度值rssi值，將其與指紋庫內的值進行比較計算。

20、另一方面，本技術還提供了一種無人機室內定位系統(tǒng)，包括：

21、氣壓計模塊，安裝于無人機上，所述氣壓計模塊用于獲取無人機的第一測量高度zb；

22、單向測距雷達模塊，安裝于無人機上，所述單向測距雷達模塊用于獲取的第二測量高度zr；

23、慣性測量單元模塊，用于獲取無人機x軸、y軸和z軸的速度與加速度；

24、zigbee模塊，包括zigbee發(fā)射模塊和zigbee接收模塊，zigbee發(fā)射模塊安裝于室內的各個參考節(jié)點上，zigbee接收模塊安裝于無人機上，所述zigbee接收模塊用于接收所述zigbee發(fā)射模塊的信號；

25、第一融合模塊，用于根據無人機的高度、z軸垂向速度以及z軸垂向加速度通過卡爾曼濾波進行融合得到無人機的高度坐標z；其中，所述無人機的高度包括通過氣壓計獲取的第一測量高度zb以及通過單向測距雷達獲得的第二測量高度zr；

26、第二融合模塊，用于將無人機基于zigbee模塊的預估坐標與慣性測量單元測得的無人機速度與加速度進行融合，得到無人機的位置坐標(x,y)。

27、進一步地，還包括：

28、第一特征模塊，沿著建筑物高度的方向設置，用于對室內的豎直高度進行標記；

29、第二特征模塊，設置在每個參考節(jié)點處，用于每個參考節(jié)點進行標記；

30、識別模塊，識別模塊用于對第一特征模塊、第二特征模塊進行識別并分別輸出無人機的參考高度和對應參考節(jié)點的坐標數據。

31、另一方面，本技術還提供了一種電子設備，所述電子設備包括：一個或多個處理器；存儲裝置，用于存儲一個或多個程序，當所述一個或多個程序被所述一個或多個處理器執(zhí)行時，使得所述電子設備實現上述所述的無人機室內定位方法。

32、另一方面，本技術還提供了一種計算機可讀存儲介質，其特征在于，其上存儲有計算機程序，當所述計算機程序被計算機的處理器執(zhí)行時，使計算機執(zhí)行上述所述的無人機室內定位方法。

33、如上所述，本發(fā)明具有以下有益效果：

34、1、本發(fā)明在對無人機的高度進行定位的時候是基于氣壓計模塊獲取的第一測量高度zb以及通過單向測距雷達模塊獲得的第二測量高度zr，而不是通過單一的工具測量高度就確定了無人機相對地面的高度，并且將這些測量高度與慣性測量單元模塊采集到的z軸速度以及z軸加速度通過卡爾曼濾波進行融合，通過多次迭代使得輸出的無人機高度坐標更精準。

35、2、在對無人機的室內的二維坐標進行定位時通過zigbee技術，能快速有效的對無人機進行定位且相比于采用uwb超寬帶室內定位技術成本低。

36、3、通過對無人機的三個方向的坐標進行定位會通過采集第一特征模塊和第二特征模塊的數據對融合后的坐標進行校準，使最終輸出的坐標更精準。

37、4、本技術提供的無人機室內定位方法獲得的是無人機在室內的三維坐標，對于無人機的飛行具有很好的指導作用。