專利名稱：一種可視導(dǎo)航中的無人機(jī)集群信息傳輸方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無人機(jī)通信技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種可視導(dǎo)航中的無人機(jī)集群信息傳輸方法。
背景技術(shù)：
近年來，計(jì)算機(jī)視覺方法由于其經(jīng)濟(jì)、無源、設(shè)備簡單、獲取信息量大等特點(diǎn)，成為無人機(jī)可視導(dǎo)航研究中的重要手段。無人機(jī)可視導(dǎo)航是一種將綜合視覺、飛行、空管和通信技術(shù)有機(jī)結(jié)合的新型導(dǎo)航方法，通常是指無人機(jī)可以無需利用其他輔助設(shè)備(如GPS)信息，只利用機(jī)載傳感器(如視覺傳感器、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)、速度傳感器、雷達(dá)高度表等)獲取的信息進(jìn)行導(dǎo)航，減少無人機(jī)飛行及著陸時(shí)對(duì)外部設(shè)備和環(huán)境的依賴，使無人機(jī)具有更高的自主性?？梢晫?dǎo)航中存在需要傳感設(shè)備多，視覺信息數(shù)據(jù)量大，數(shù)據(jù)融合處理實(shí)時(shí)性要求高等問題。多架無人機(jī)協(xié)作可視導(dǎo)航成為一個(gè)重要的發(fā)展趨勢(shì)，從而多架無人機(jī)之間的視覺信息傳輸成為迫切需要解決的關(guān)鍵問題之一。傳統(tǒng)的無人機(jī)集群通信技術(shù)基本是面向文本傳輸?shù)?，可視?dǎo)航中的無人機(jī)集群協(xié)同通信技術(shù)還比較匱乏。視頻圖像傳輸與傳統(tǒng)的文件傳輸有著明顯的區(qū)別，傳統(tǒng)文件的傳輸對(duì)于傳輸?shù)难舆t、抖動(dòng)沒有過多的要求，但是要求有嚴(yán)格的差錯(cuò)控制和重傳機(jī)制， 且文本信息量一般較少，占用帶寬也較小。視頻圖像傳輸在傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性、同步性上要求很高，并且要求傳輸延遲小，同時(shí)數(shù)據(jù)量大，需占用帶寬也較大。目前多架無人機(jī)協(xié)同 SLAM (Simultaneous Localization And Mapping)的研究，更多地關(guān)注了 SLAM 視覺技術(shù)本身，結(jié)合無人機(jī)之間通信方式的研究較少，使得信息滯后、數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)與匹配錯(cuò)誤和數(shù)據(jù)不確定性等問題更為突出?？梢晫?dǎo)航中飛行環(huán)境場(chǎng)景快速變化導(dǎo)致視頻數(shù)據(jù)傳輸量大和無人機(jī)組網(wǎng)鏈路帶寬有限的矛盾，使得視頻傳輸技術(shù)在無人機(jī)集群中的應(yīng)用受到很大制約。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在至少解決上述技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明的目的在于提出一種數(shù)據(jù)傳輸量小、數(shù)據(jù)傳輸實(shí)時(shí)性強(qiáng)且能夠有效避免傳輸堵塞的可視導(dǎo)航中的無人機(jī)集群信息傳輸方法。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的實(shí)施例提出了一種可視導(dǎo)航中的無人機(jī)集群信息傳輸方法，包括以下步驟A 創(chuàng)建無人機(jī)集群中每一個(gè)無人機(jī)的通訊ID以便建立無人機(jī)協(xié)作組以進(jìn)行可視導(dǎo)航；B 根據(jù)所述無人機(jī)協(xié)作組中的傳輸任務(wù)將待采集場(chǎng)景進(jìn)行劃分以得到第一和第二圖像區(qū)域，并計(jì)算所述第二圖像區(qū)域的尺寸作為所述第二圖像區(qū)域的參數(shù)； C:所述無人機(jī)協(xié)作組中的發(fā)送方無人機(jī)根據(jù)劃分結(jié)果對(duì)所述第一和第二圖像區(qū)域以不同尺度進(jìn)行采集；D 所述發(fā)送方無人機(jī)設(shè)定采集到的第一和第二圖像區(qū)域以及所述參數(shù)的傳輸優(yōu)先級(jí)和類別，其中，所述第一圖像區(qū)域、第二圖像區(qū)域和所述參數(shù)的傳輸優(yōu)先級(jí)遞增；E 所述接收方無人機(jī)根據(jù)所述傳輸優(yōu)先級(jí)依次接收所述第一圖像區(qū)域、第二圖像區(qū)域和所述參數(shù)，并根據(jù)所述類別對(duì)其進(jìn)行解析以便重構(gòu)出場(chǎng)景信息。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的可視導(dǎo)航中的無人機(jī)集群信息傳輸方法，在保證可視導(dǎo)航所需視覺信息質(zhì)量的同時(shí)，通過將待采集場(chǎng)景進(jìn)行區(qū)域劃分，降低采集的信息量，進(jìn)而解決數(shù)據(jù)傳輸量大的問題，有效避免了傳輸堵塞的發(fā)生，同時(shí)根據(jù)類別傳輸優(yōu)先級(jí)，提高信息傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性和匹配性，進(jìn)而為無人機(jī)的安全飛行提供可靠避險(xiǎn)避障導(dǎo)航信息。具體地，由于第二圖像區(qū)域(近距離產(chǎn)生信息變化的局部區(qū)域)的信息量是整個(gè)飛行場(chǎng)景信息量的主要部分，而第一圖像區(qū)域(背景區(qū)域)的信息量并不是無人機(jī)的安全飛行的可靠避險(xiǎn)避障導(dǎo)航信息的關(guān)鍵信息，通過區(qū)域劃分可減少對(duì)第一圖像區(qū)域的采集，減小信息量，因此可以有效的減少無人機(jī)集群協(xié)作可視導(dǎo)航中實(shí)時(shí)視頻、圖像傳輸?shù)男畔鬏斄?，具有?shí)時(shí)性好，可靠性高的優(yōu)點(diǎn)，為無人機(jī)集群協(xié)作可視導(dǎo)航精確、實(shí)時(shí)地提供障礙物場(chǎng)景(第二圖像區(qū)域)， 避免事故的發(fā)生。另外，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的可視導(dǎo)航中的無人機(jī)集群信息傳輸方法還可以具有如下附加的技術(shù)特征在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述發(fā)送方無人機(jī)根據(jù)所述類別對(duì)所述第一和第二圖像區(qū)域以及所述參數(shù)采用不同的壓縮方法對(duì)其進(jìn)行編碼，并將所述第一和第二圖像區(qū)域以及所述參數(shù)以傳輸包的方式進(jìn)行傳輸，其中，所述傳輸包由接收方無人機(jī)的通訊ID、幀序號(hào)、同幀數(shù)據(jù)包個(gè)數(shù)、類別、數(shù)據(jù)區(qū)大小和數(shù)據(jù)域組成。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述步驟A還包括在為無人機(jī)集群中每一個(gè)無人機(jī)創(chuàng)建相應(yīng)的通訊ID后，如果存在尚未創(chuàng)建通訊ID的無人機(jī)，則通過所述無人機(jī)集群中的任意一個(gè)具有通訊ID的無人機(jī)為其生成一個(gè)通訊ID。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述步驟B進(jìn)一步包括根據(jù)所述無人機(jī)協(xié)作組中的傳輸任務(wù)，在進(jìn)行所述待采集場(chǎng)景的采集和數(shù)字化時(shí)將其劃分為背景區(qū)域和信息變化的前景局部區(qū)域；計(jì)算所述信息變化的前景局部區(qū)域的深度以確定每個(gè)信息變化的前景局部區(qū)域的位置和大小以作為所述相應(yīng)的信息變化的前景局部區(qū)域的參數(shù)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述步驟C進(jìn)一步包括所述發(fā)送方無人機(jī)根據(jù)劃分結(jié)果對(duì)所述第一圖像區(qū)域以第一尺度進(jìn)行采集；所述發(fā)送方無人機(jī)對(duì)所述第二圖像區(qū)域以第二尺度進(jìn)行采集以得到所述第二圖像區(qū)域的多個(gè)連續(xù)的圖像信息。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述步驟D還包括所述發(fā)送方無人機(jī)根據(jù)所述類別分別對(duì)所述采集到的第一和第二圖像區(qū)域以及所述參數(shù)進(jìn)行發(fā)送，且根據(jù)所述數(shù)據(jù)傳輸級(jí)別依次按照時(shí)間的先后順序?qū)λ龅谝缓偷诙D像區(qū)域以及所述參數(shù)進(jìn)行發(fā)送。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述步驟E進(jìn)一步包括所述接收方無人機(jī)根據(jù)所述傳輸優(yōu)先級(jí)依次接收所述第一圖像區(qū)域、第二圖像區(qū)域和所述參數(shù)并進(jìn)行緩存；所述接收方無人機(jī)根據(jù)所述發(fā)送方無人機(jī)之間預(yù)先設(shè)定的解碼方法對(duì)所述第一圖像區(qū)域、第二圖像區(qū)域和所述參數(shù)進(jìn)行解析以重構(gòu)出所述場(chǎng)景信息。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述的可視導(dǎo)航中的無人機(jī)集群信息傳輸方法還包括當(dāng)判斷所述第一圖像區(qū)域?yàn)殪o態(tài)場(chǎng)景或者以低于第一預(yù)定速度移動(dòng)時(shí)，采集一幅所述第一圖像區(qū)域作為采集的多幀的所述待采集場(chǎng)景的第一圖像區(qū)域。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述述第二圖像區(qū)域的尺寸以長方體、球體或橢球體進(jìn)行測(cè)量。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述接收方無人機(jī)采用環(huán)形方式存儲(chǔ)所述場(chǎng)景信息。
本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。


本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中圖1為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的可視導(dǎo)航中的無人機(jī)集群信息傳輸方法的流程圖；圖2A為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的可視導(dǎo)航中的無人機(jī)集群信息傳輸方法的區(qū)域劃分與參數(shù)標(biāo)記示意圖；圖2B為本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的可視導(dǎo)航中的無人機(jī)集群信息傳輸方法的區(qū)域劃分與參數(shù)標(biāo)記示意圖；以及圖3為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的可視導(dǎo)航中的無人機(jī)集群信息傳輸方法的輸出數(shù)據(jù)包的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、 “后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性。在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。以下結(jié)合附圖1-3描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的可視導(dǎo)航中的無人機(jī)集群信息傳輸方法。參考圖1，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的可視導(dǎo)航中的無人機(jī)集群信息傳輸方法包括以下步驟步驟S101，創(chuàng)建無人機(jī)集群中每一個(gè)無人機(jī)的通訊ID以便建立無人機(jī)協(xié)作組以進(jìn)行可視導(dǎo)航。具體而言，在無人機(jī)集群執(zhí)行任務(wù)之前，可預(yù)先統(tǒng)一創(chuàng)建無人機(jī)集群中每架無人機(jī)的通訊ID，在該實(shí)施例中，在為無人機(jī)集群中每一個(gè)無人機(jī)創(chuàng)建相應(yīng)的通訊ID后，如果存在尚未創(chuàng)建通訊ID的無人機(jī)，則通過所述無人機(jī)集群中的任意一個(gè)具有通訊ID的無人機(jī)為其生成一個(gè)通訊ID，即若有無人機(jī)仍無通訊ID，可由任一具有通訊ID的無人機(jī)為其檢測(cè)產(chǎn)生通信ID，使該通信ID區(qū)別于無人機(jī)集群中任一已有的通信ID。再為每個(gè)無人機(jī)創(chuàng)建好通訊ID后，根據(jù)執(zhí)行的任務(wù)(確定哪幾個(gè)無人機(jī)之間需要進(jìn)行通訊)，建立分布式無人機(jī)協(xié)作組進(jìn)行可視導(dǎo)航，協(xié)作組中無人機(jī)基于通訊ID建立路由鏈路，通過路由鏈路進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，任務(wù)完成時(shí)路由鏈路自動(dòng)取消。步驟S102，根據(jù)所述無人機(jī)協(xié)作組中的傳輸任務(wù)將待采集場(chǎng)景進(jìn)行劃分以得到第一和第二圖像區(qū)域，并計(jì)算所述第二圖像區(qū)域的尺寸作為所述第二圖像區(qū)域的參數(shù)。作為一個(gè)具體的示例，第一圖像區(qū)域?yàn)檫h(yuǎn)距離變化的背景信息區(qū)域，第二圖像區(qū)域?yàn)榻嚯x產(chǎn)生信息變化的局部區(qū)域。首先根據(jù)所述無人機(jī)協(xié)作組中的傳輸任務(wù)，在進(jìn)行所述待采集場(chǎng)景的采集和數(shù)字化時(shí)將其劃分為背景區(qū)域和信息變化的前景局部區(qū)域。即在進(jìn)行待采集場(chǎng)景(視頻圖像信息)采集和數(shù)字化時(shí)將待采集場(chǎng)景劃分為遠(yuǎn)距離變化的背景信息區(qū)域和近距離產(chǎn)生信息變化的局部區(qū)域。然后計(jì)算所述信息變化的前景局部區(qū)域的深度以確定每個(gè)信息變化的前景局部區(qū)域的位置和大小以作為所述相應(yīng)的信息變化的前景局部區(qū)域的參數(shù)。即通過深度計(jì)算方法確定近距離產(chǎn)生信息變化的每個(gè)局部區(qū)域的立體大小并作為參數(shù)，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，立體大小(尺寸)以長方體、球體或橢球體進(jìn)行測(cè)量(表示)，更為具體地，如可用長方體的長寬高表示，也可用球體的球半徑或橢圓球體的橢圓半徑等表示?？梢岳斫猓瑹o人機(jī)需要避險(xiǎn)避障時(shí)，危險(xiǎn)障礙物等一般在其較近的飛行環(huán)境內(nèi)，因此遠(yuǎn)距離變化的背景信息對(duì)無人機(jī)的避障避險(xiǎn)影響較小，近距離產(chǎn)生信息變化的局部區(qū)域是無人機(jī)有效避險(xiǎn)避障的較重要信息。參考圖2A，示出了本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的可視導(dǎo)航中的無人機(jī)集群信息傳輸方法的區(qū)域劃分與參數(shù)標(biāo)記示意圖。同一幅圖或一段視頻流中可能有一個(gè)或多個(gè)近距離局部信息變化區(qū)域，以一個(gè)近距離局部信息變化區(qū)域?yàn)槔恍枰粋€(gè)參考位置點(diǎn)，如圖2中球心 (橢圓球心)確定為局部區(qū)域210在整幅圖中的參考位置點(diǎn)211以及半徑212，便可求得圓形/橢圓形的近距離局部信息變化區(qū)域的位置和大小。如圖2B所示，也可以以長方體的一個(gè)頂點(diǎn)為參考點(diǎn)221作為局部區(qū)域220的參考點(diǎn)，同時(shí)預(yù)定義該長方體的長222、寬223和高224，便可得長方體位置和大小。如圖2A或2B所示，計(jì)算圖像的深度劃分為遠(yuǎn)距離變化背景信息、近距離變化局部信息區(qū)域210或近距離變化局部信息區(qū)域220，相應(yīng)的參數(shù)變化信息包括區(qū)域210或區(qū)域 220與整體場(chǎng)景的相對(duì)位置參考點(diǎn)信息，如區(qū)域210的半徑211或者區(qū)域220的長222、寬 223和高224的信息。另外，當(dāng)待采集場(chǎng)景(視頻信息)因?yàn)閳?chǎng)景物體、拍攝設(shè)備或無人機(jī)的運(yùn)動(dòng)和照射光線的變化以及拍攝設(shè)備的參數(shù)變化而出現(xiàn)變化時(shí)，可通過記錄運(yùn)動(dòng)速度、 光線角度和強(qiáng)度參數(shù)以及拍攝設(shè)備變化參數(shù)(如焦距等)，然后將這些參數(shù)信息傳送到接收端無人機(jī)，以減少原始視頻或圖像信息的傳輸量。步驟S103，所述無人機(jī)協(xié)作組中的發(fā)送方無人機(jī)根據(jù)劃分結(jié)果對(duì)所述第一和第二圖像區(qū)域以不同尺度進(jìn)行采集。具體地，所述發(fā)送方無人機(jī)根據(jù)劃分結(jié)果對(duì)所述第一圖像區(qū)域以第一尺度進(jìn)行采集。換言之，發(fā)送方無人機(jī)對(duì)于第一圖像區(qū)域(遠(yuǎn)距離變化的背景信息區(qū)域)在無人機(jī)可視導(dǎo)航系統(tǒng)中的采集時(shí)采取第一尺度(大尺度)地采集、存儲(chǔ)、傳送的方式。所述發(fā)送方無人機(jī)對(duì)所述第二圖像區(qū)域以第二尺度進(jìn)行采集以得到所述第二圖像區(qū)域的多個(gè)連續(xù)的圖像信息。即對(duì)于近距離產(chǎn)生信息變化的局部區(qū)域以小尺度進(jìn)行采集，生成連續(xù)視頻流。步驟S104，所述發(fā)送方無人機(jī)設(shè)定采集到的第一和第二圖像區(qū)域以及所述參數(shù)的傳輸優(yōu)先級(jí)和類別。所述發(fā)送方無人機(jī)根據(jù)所述類別分別對(duì)所述采集到的第一和第二圖像區(qū)域以及所述參數(shù)進(jìn)行發(fā)送，且根據(jù)所述數(shù)據(jù)傳輸級(jí)別依次按照時(shí)間的先后順序?qū)λ龅谝缓偷诙D像區(qū)域以及所述參數(shù)進(jìn)行發(fā)送。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述第一圖像區(qū)域、第二圖像區(qū)域和所述參數(shù)的傳輸優(yōu)先級(jí)遞增。例如，遠(yuǎn)距離變化的背景區(qū)域優(yōu)先級(jí)最低，近距離產(chǎn)生信息變化的局部區(qū)域優(yōu)先級(jí)較高，近距離產(chǎn)生信息變化的局部區(qū)域的尺寸/參數(shù)(位置和大小)更高一些。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，發(fā)送方無人機(jī)根據(jù)類別對(duì)第一和第二圖像區(qū)域以及所述參數(shù)采用不同的壓縮方法對(duì)其進(jìn)行編碼，并將編碼后的第一和第二圖像區(qū)域以及所述參數(shù)以傳輸包的方式進(jìn)行傳輸，其中，所述傳輸包由接收方無人機(jī)的通訊ID、幀序號(hào)、同幀數(shù)據(jù)包個(gè)數(shù)、類別、數(shù)據(jù)區(qū)大小和數(shù)據(jù)域組成。如圖3所示，為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的可視導(dǎo)航中的無人機(jī)集群信息傳輸方法的輸出數(shù)據(jù)包的結(jié)構(gòu)示意圖。通俗地講，視頻采集、壓縮和顯示是以幀數(shù)據(jù)的為一個(gè)單位進(jìn)行的，但由于幀數(shù)據(jù)內(nèi)容的不同而構(gòu)造的每幀數(shù)據(jù)量大小不一樣。在實(shí)現(xiàn)發(fā)送和接收時(shí)將一個(gè)幀分為多個(gè)長度相等的數(shù)據(jù)傳輸包進(jìn)行傳輸，數(shù)據(jù)傳輸包由包頭與數(shù)據(jù)區(qū)組成。其中接收方無人機(jī)的通訊ID表示該數(shù)據(jù)傳輸包的接收端，在發(fā)送方無人機(jī)和接收方無人機(jī)建立默認(rèn)鏈路傳輸大量數(shù)據(jù)傳輸包時(shí)該項(xiàng)可以省略以節(jié)省開銷。幀序號(hào)表示該數(shù)據(jù)傳輸包所屬于的幀，接收方無人機(jī)將幀序號(hào)相同的數(shù)據(jù)傳輸包相匹配，同幀數(shù)據(jù)包數(shù)目表示該傳輸包所屬于的幀包含的總數(shù)據(jù)傳輸包的數(shù)目，接收方無人機(jī)判斷當(dāng)幀序號(hào)相同的數(shù)據(jù)傳輸包數(shù)達(dá)到該同幀數(shù)據(jù)包數(shù)目時(shí)則表示該幀數(shù)據(jù)接收完畢，類別(數(shù)據(jù)區(qū)標(biāo)識(shí))表示該數(shù)據(jù)包所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)類別，如遠(yuǎn)距離背景信息、近距離局部區(qū)域信息或參數(shù)信息等，數(shù)據(jù)區(qū)大小表示該數(shù)據(jù)包所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量的多少，數(shù)據(jù)域表示該數(shù)據(jù)包所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。發(fā)送方無人機(jī)和接收方無人機(jī)根據(jù)上述實(shí)施例中所述的優(yōu)先級(jí)類別可由類別(數(shù)據(jù)區(qū)標(biāo)識(shí))判定數(shù)據(jù)傳輸包的優(yōu)先級(jí)。該數(shù)據(jù)傳輸包格式靈活性好，易于匹配，適合于順次和非順次的傳輸和存儲(chǔ)。步驟S105，所述接收方無人機(jī)根據(jù)所述傳輸優(yōu)先級(jí)依次接收所述第一圖像區(qū)域、 第二圖像區(qū)域和所述參數(shù)，并根據(jù)所述類別對(duì)其進(jìn)行解析以便重構(gòu)出場(chǎng)景信息。具體而言，接收方無人機(jī)根據(jù)傳輸優(yōu)先級(jí)依次接收所述第一圖像區(qū)域、第二圖像區(qū)域和所述參數(shù)并進(jìn)行緩存。接收方無人機(jī)根據(jù)所述發(fā)送方無人機(jī)之間預(yù)先設(shè)定的解碼方法對(duì)所述第一圖像區(qū)域、第二圖像區(qū)域和所述參數(shù)進(jìn)行解析以重構(gòu)出所述場(chǎng)景信息。也就是說，在無人機(jī)協(xié)作組中，接收端無人機(jī)根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)傳輸包類別進(jìn)入相應(yīng)的匹配隊(duì)列，并緩沖存儲(chǔ)。進(jìn)一步地，接收方無人機(jī)采用環(huán)形方式存儲(chǔ)場(chǎng)景信息。由此，可以使用最新的數(shù)據(jù)傳輸包覆蓋最過時(shí)的數(shù)據(jù)傳輸包，保持?jǐn)?shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性，同時(shí)對(duì)可視導(dǎo)航避險(xiǎn)避障等起到關(guān)鍵作用的數(shù)據(jù)信息可永久存儲(chǔ)到可視導(dǎo)航系統(tǒng)的圖形圖像模型庫或綜合信息數(shù)據(jù)庫。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)判斷所述第一圖像區(qū)域?yàn)殪o態(tài)場(chǎng)景或者以低于第一預(yù)定速度移動(dòng)時(shí)，采集一幅所述第一圖像區(qū)域作為采集的多幀的所述待采集場(chǎng)景的第一圖像區(qū)域。即當(dāng)所述拍攝的遠(yuǎn)距離背景信息沒有包含快速運(yùn)動(dòng)變化的物體時(shí)，可只存儲(chǔ)傳輸一幅所述的待采集場(chǎng)景的背景信息(第一圖像區(qū)域)。否則待采集場(chǎng)景的信息可能因?yàn)閳?chǎng)景物體、拍攝設(shè)備或無人機(jī)的運(yùn)動(dòng)和照射光線的變化以及拍攝設(shè)備的參數(shù)變化而出現(xiàn)變化時(shí)，可通過記錄運(yùn)動(dòng)速度、光線角度和強(qiáng)度參數(shù)以及拍攝設(shè)備變化參數(shù)(如焦距等)，然后將這些參數(shù)傳送到接收方無人機(jī)，接收方無人機(jī)根據(jù)上述參數(shù)可以預(yù)測(cè)模擬出該場(chǎng)景變化而自動(dòng)生成有效的可視導(dǎo)航信息，由此，在時(shí)間緊迫、網(wǎng)絡(luò)帶寬受限或擁塞的狀況下，可以不需要傳輸過多的原始視頻信息而實(shí)現(xiàn)無人機(jī)的自動(dòng)導(dǎo)航。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的可視導(dǎo)航中的無人機(jī)集群信息傳輸方法，在保證可視導(dǎo)航所需視覺信息質(zhì)量的同時(shí)，通過將待采集場(chǎng)景進(jìn)行區(qū)域劃分，降低采集的信息量，進(jìn)而解決數(shù)據(jù)傳輸量大的問題，有效避免了傳輸堵塞的發(fā)生，同時(shí)根據(jù)類別傳輸優(yōu)先級(jí)，提高信息傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性和匹配性，進(jìn)而為無人機(jī)的安全飛行提供可靠避險(xiǎn)避障導(dǎo)航信息。具體地，由于第二圖像區(qū)域(近距離產(chǎn)生信息變化的局部區(qū)域)的信息量是整個(gè)飛行場(chǎng)景信息量的主要部分，而第一圖像區(qū)域(背景區(qū)域)的信息量并不是無人機(jī)的安全飛行的可靠避險(xiǎn)避障導(dǎo)航信息的關(guān)鍵信息，通過區(qū)域劃分可減少對(duì)第一圖像區(qū)域的采集，減小信息量，因此可以有效的減少無人機(jī)集群協(xié)作可視導(dǎo)航中實(shí)時(shí)視頻、圖像傳輸?shù)男畔鬏斄?，具有?shí)時(shí)性好，可靠性高的優(yōu)點(diǎn)，為無人機(jī)集群協(xié)作可視導(dǎo)航精確、實(shí)時(shí)地提供障礙物場(chǎng)景(第二圖像區(qū)域)， 避免事故的發(fā)生。在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說明書中，對(duì)上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。流程圖中或在此以其他方式描述的任何過程或方法描述可以被理解為，表示包括一個(gè)或更多個(gè)用于實(shí)現(xiàn)特定邏輯功能或過程的步驟的可執(zhí)行指令的代碼的模塊、片段或部分，并且本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的范圍包括另外的實(shí)現(xiàn)，其中可以不按所示出或討論的順序，包括根據(jù)所涉及的功能按基本同時(shí)的方式或按相反的順序，來執(zhí)行功能，這應(yīng)被本發(fā)明的實(shí)施例所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解。盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求及其等同限定。
權(quán)利要求
1.一種可視導(dǎo)航中的無人機(jī)集群信息傳輸方法，其特征在于，包括以下步驟A 創(chuàng)建無人機(jī)集群中每一個(gè)無人機(jī)的通訊ID以便建立無人機(jī)協(xié)作組以進(jìn)行可視導(dǎo)航；B:根據(jù)所述無人機(jī)協(xié)作組中的傳輸任務(wù)將待采集場(chǎng)景進(jìn)行劃分以得到第一和第二圖像區(qū)域，并計(jì)算所述第二圖像區(qū)域的尺寸作為所述第二圖像區(qū)域的參數(shù)；C:所述無人機(jī)協(xié)作組中的發(fā)送方無人機(jī)根據(jù)劃分結(jié)果對(duì)所述第一和第二圖像區(qū)域以不同尺度進(jìn)行采集；D 所述發(fā)送方無人機(jī)設(shè)定采集到的第一和第二圖像區(qū)域以及所述參數(shù)的傳輸優(yōu)先級(jí)和類別，其中，所述第一圖像區(qū)域、第二圖像區(qū)域和所述參數(shù)的傳輸優(yōu)先級(jí)遞增；E 所述接收方無人機(jī)根據(jù)所述傳輸優(yōu)先級(jí)依次接收所述第一圖像區(qū)域、第二圖像區(qū)域和所述參數(shù)，并根據(jù)所述類別對(duì)其進(jìn)行解析以便重構(gòu)出場(chǎng)景信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可視導(dǎo)航中的無人機(jī)集群信息傳輸方法，其特征在于，所述發(fā)送方無人機(jī)根據(jù)所述類別對(duì)所述第一和第二圖像區(qū)域以及所述參數(shù)采用不同的壓縮方法對(duì)其進(jìn)行編碼，并將所述第一和第二圖像區(qū)域以及所述參數(shù)以傳輸包的方式進(jìn)行傳輸， 其中，所述傳輸包由接收方無人機(jī)的通訊ID、幀序號(hào)、同幀數(shù)據(jù)包個(gè)數(shù)、類別、數(shù)據(jù)區(qū)大小和數(shù)據(jù)域組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可視導(dǎo)航中的無人機(jī)集群信息傳輸方法，其特征在于，所述步驟A還包括在為無人機(jī)集群中每一個(gè)無人機(jī)創(chuàng)建相應(yīng)的通訊ID后，如果存在尚未創(chuàng)建通訊ID的無人機(jī)，則通過所述無人機(jī)集群中的任意一個(gè)具有通訊ID的無人機(jī)為其生成一個(gè)通訊ID。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可視導(dǎo)航中的無人機(jī)集群信息傳輸方法，其特征在于，所述步驟B進(jìn)一步包括根據(jù)所述無人機(jī)協(xié)作組中的傳輸任務(wù)，在進(jìn)行所述待采集場(chǎng)景的采集和數(shù)字化時(shí)將其劃分為背景區(qū)域和信息變化的前景局部區(qū)域； 計(jì)算所述信息變化的前景局部區(qū)域的深度以確定每個(gè)信息變化的前景局部區(qū)域的位置和大小以作為所述相應(yīng)的信息變化的前景局部區(qū)域的參數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可視導(dǎo)航中的無人機(jī)集群信息傳輸方法，其特征在于，所述步驟C進(jìn)一步包括所述發(fā)送方無人機(jī)根據(jù)劃分結(jié)果對(duì)所述第一圖像區(qū)域以第一尺度進(jìn)行采集；所述發(fā)送方無人機(jī)對(duì)所述第二圖像區(qū)域以第二尺度進(jìn)行采集以得到所述第二圖像區(qū)域的多個(gè)連續(xù)的圖像信息。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可視導(dǎo)航中的無人機(jī)集群信息傳輸方法，其特征在于，所述步驟D還包括所述發(fā)送方無人機(jī)根據(jù)所述類別分別對(duì)所述采集到的第一和第二圖像區(qū)域以及所述參數(shù)進(jìn)行發(fā)送，且根據(jù)所述數(shù)據(jù)傳輸級(jí)別依次按照時(shí)間的先后順序?qū)λ龅谝缓偷诙D像區(qū)域以及所述參數(shù)進(jìn)行發(fā)送。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可視導(dǎo)航中的無人機(jī)集群信息傳輸方法，其特征在于，所述步驟E進(jìn)一步包括所述接收方無人機(jī)根據(jù)所述傳輸優(yōu)先級(jí)依次接收所述第一圖像區(qū)域、第二圖像區(qū)域和所述參數(shù)并進(jìn)行緩存；所述接收方無人機(jī)根據(jù)所述發(fā)送方無人機(jī)之間預(yù)先設(shè)定的解碼方法對(duì)所述第一圖像區(qū)域、第二圖像區(qū)域和所述參數(shù)進(jìn)行解析以重構(gòu)出所述場(chǎng)景信息。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的可視導(dǎo)航中的無人機(jī)集群信息傳輸方法，其特征在于，還包括當(dāng)判斷所述第一圖像區(qū)域?yàn)殪o態(tài)場(chǎng)景或者以低于第一預(yù)定速度移動(dòng)時(shí)，采集一幅所述第一圖像區(qū)域作為采集的多幀的所述待采集場(chǎng)景的第一圖像區(qū)域。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的可視導(dǎo)航中的無人機(jī)集群信息傳輸方法，其特征在于，所述述第二圖像區(qū)域的尺寸以長方體、球體或橢球體進(jìn)行測(cè)量。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的可視導(dǎo)航中的無人機(jī)集群信息傳輸方法，其特征在于，所述接收方無人機(jī)采用環(huán)形方式存儲(chǔ)所述場(chǎng)景信息。
全文摘要
本發(fā)明提出一種可視導(dǎo)航中的無人機(jī)集群信息傳輸方法，包括以下步驟創(chuàng)建無人機(jī)集群中每一個(gè)無人機(jī)的通訊ID以便建立無人機(jī)協(xié)作組以進(jìn)行可視導(dǎo)航；根據(jù)無人機(jī)協(xié)作組中的傳輸任務(wù)將待采集場(chǎng)景進(jìn)行劃分以得到第一和第二圖像區(qū)域，并計(jì)算第二圖像區(qū)域的尺寸作為所述第二圖像區(qū)域的參數(shù)；發(fā)送方無人機(jī)根據(jù)劃分結(jié)果對(duì)第一和第二圖像區(qū)域以不同尺度進(jìn)行采集；發(fā)送方無人機(jī)設(shè)定采集到的第一和第二圖像區(qū)域以及參數(shù)的傳輸優(yōu)先級(jí)和類別；接收方無人機(jī)根據(jù)傳輸優(yōu)先級(jí)依次接收所述第一、第二圖像區(qū)域和參數(shù)，并根據(jù)類別對(duì)其進(jìn)行解析以便重構(gòu)出場(chǎng)景信息。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例具有數(shù)據(jù)傳輸量小、數(shù)據(jù)傳輸實(shí)時(shí)性強(qiáng)且能夠有效避免傳輸堵塞的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G05D1/10GK102520729SQ20111040021
公開日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2011年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月5日
發(fā)明者劉慧 , 戴瓊海 申請(qǐng)人:清華大學(xué)