动作捕捉无人机空间定位技术解决方案

2023-08-08 17:00:00 [ 中关村在线原创 ] 作者：北京

现代无人机的发展，无人机的行业领域应用广泛，无人机物流、无人机巡检、无人机反恐等逐一出现。

目前大部分无人机的应用还属于室外定位的应用，室内无人机的应用很少，而且相关的使用标准尚未完善。但是，由于无人机具有快速，机动力强，速度快的能力，室内没有GPS信号定位，导致无人机无法高精度编队飞行，目前则需要借用室内高精度定位系统来为多架无人机提供高精度的定位实现高精度稳定轨迹导航飞行。此空间采用是定位的原理，空间内安装数个可发射的装置，对空间发射横竖两个方向扫射的，并在被定位的物体上放置了多个感应接收器，通过计算两束光线到达定位物体的角度差，从而得到物体的三维坐标，物体在移动时三维坐标也会跟着变化，便得到了动作信息，完成动作的捕捉。

无人机编队飞行说明

无人机的编队飞行是一个集群的路径规划问题，如图 1 所示，90架无人机的

编队飞行，每架无人机都有离散的航迹，组合成集群以实现编队飞行。当编队中

的某架无人机在飞行过程中，需要至少知道 3 点：1）自身的定位；2）自身周围

的飞机位置；3）周围都是哪几架飞机。对以上 3 点有了清楚的认知后，才能实

现飞行过程中绝对路径和相对路径的规划。

图 1 集群路径规划

在室内多机飞行时，系统原理见图 2，其中各无人机的导航信息、威胁障碍

位置信息由室内定位系统获得，单机地面站完成常规监控外，多机指控单元将单

机导航信息、多机制导指令（速度、位置指令）上传到各无人机，无人机根据获

得的导航信息、制导指令完成多机制导控制算法验证（多架无人机协同控制算法、

多架无人机编队控制等算法），最终根据记录飞行数据、侦察图像等信息评评估算

法的有效性

因此，大空间运动捕捉系统并非采集多旋翼无人机的三维坐标，而是固定在多旋翼无人机上的标准动作与运动捕捉器，继而得出无人机的位置数据。当空间里存在一架以上的多旋翼无人机时，通过不同的捕捉器区别多架多旋翼无人机，区分便很容易做到。

优势一：运算数据优,避免了复杂的程序运算，所以反应速度极快，几乎无延迟，同时可支持多个目标定位，可移动范围广

优势二：定位精度高，拥有毫米级的定位精度，不会因为遮挡而无法定位，宽容度高

优势三：数据稳定，定位大空间实时跟踪扫描多旋翼无人机上追踪器，追踪数据不会丢失

优势四：多单元无干扰，因为采用是独立运算模式，因大空间范围可同时运行多架无人机同时飞行巡查，且无干扰遮挡

“实时定位”

多旋翼无人机在大空间运动捕捉系统的软件中是根据不同的ID被识别。多旋翼无人机的飞行产生了空间位置的变化，根据定位9轴姿态融合算法，实现实时、1：1精准动作还原，映射在软件里，即六自由度数据的实时变化。Six Degrees of Freedom（6DoF），即六自由度，包括三维空间XYZ轴坐标，偏航角Yaw，横摇角Roll，俯仰角Pitch。这些数据既可以实时预览，又可以实时广播出去。