陈镔

摘要：针对空中巡逻机器人在空中巡逻过程中出现GPS失效或者空中巡逻机器人执行室内巡逻任务GPS不可用的情况，提出了使用单目视觉ORB-SLAM和惯性导航系统相结合的方法，用于提高强干扰环境和室内环境（无GPS信号）下的空中巡逻机器人定位精度。本设计对硬件平台和软件平台进行设计对提出的视觉导航方法进行验证，最终结果表明，在室内无GPS信号情况下采用视觉导航，该方案能够有效减小定位误差，空中巡逻机器人的位置、速度和姿态误差也得到有效抑制。

关键词：视觉导航；ORB-SLAM；空中巡逻；室内定位；单目视觉

中图分类号：TP391.41 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2018）21-0233-03

Abstract：In view of the case of GPS failure in the air patrol robot during the air patrol or the inability of the air patrol robot to perform indoor patrol task GPS， a combination of monocular visual ORB-SLAM and inertial navigation system is proposed to improve the strong interference environment and indoor environment （no GPS signal）. The positioning accuracy of the patrol robot. In this design， the hardware platform and software platform are designed to verify the proposed visual navigation method. The final results show that the positioning error can be effectively reduced by using visual navigation without GPS signal in the room， and the position， speed and attitude error of the aerial patrol robot can be effectively suppressed.

Key words：visual navigation；ORB-SLAM；air patrol；indoor location；monocular vision

1 引言

随着科学技术的进步，移动机器人在生活中越来越可见，利用机器人协助人类完成某些工作，不仅可以提高生活效率，生活品质，同时可以节约生活成本，创造更多的社会价值。但机器人的定位问题，一直是人类探究的话题，研究人员利用各种的传感器，开发各种算法实现定位。餐厅服务机器人，扫地机器人等机器人利用视觉传感器读取前方图像，通过图像处理技术寻找特征点实现定位；港口自动运输车利用地下导轨产生的磁场，通过分析磁场的强弱实现位置监控。任何传感器都存在局限性，空中巡逻机器人若要自主导航对机载GPS定位依賴度高；当出现GPS信号弱或者完全无GPS信号时，要如何解决空中机器人导航问题，所以本论文利用视觉传感器与惯性传感器相结合的方式实现空中巡逻机器人能够在无GPS信号时的定位与导航。……