无人机低频消息插值方法、装置、设备和存储介质与流程

本技术涉及地理信息匹配，尤其涉及一种无人机低频消息插值方法、装置、设备和存储介质。

背景技术：

1、随着无人机技术的发展，无人机在飞行过程中，返回实时视频画面和地理位置，视频画面结合ai目标识别可实现在视频画面中展示飞行目标，将无人机画面实时融合在地图空间中。

2、但由于无人机回传状态为低频（例如1hz），无人机画面为高频（例如25hz），无人机画面融合存在不同步现象，如何准确将无人机状态向高频转换，达到无人机画面在时序上的准确融合，成为亟需解决的难题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本技术提出了一种无人机低频消息插值方法、装置、设备和存储介质。

2、第一方面，本技术提供了一种无人机低频消息插值方法，包括：

3、获取目标航线设计先验信息，结合无人机视频帧的帧率信息建立航线先验模型，所述航线先验模型用于实现视频帧对应无人机位姿数据的插值计算；

4、接收无人机发送的当前低频位姿报文，采用预设检索空间算法定位当前低频位姿报文对应的目标航线段；

5、基于当前低频位姿报文、所述目标航线段和所述航线先验模型插值求解各视频帧对应的初始位姿数据；

6、将各视频帧对应的初始位姿数据、当前低频位姿报文和所述目标航线段输入预训练的环境因子改正模型，对应得到各视频帧的距离偏差改正量；

7、通过各视频帧的距离偏差改正量对各初始位姿数据进行修正，得到匹配视频时序的目标位姿数据。

8、在一实施例中，所述获取目标航线设计先验信息，结合无人机视频帧的帧率信息建立航线先验模型，包括：

9、基于所述目标航线设计先验信息构建航线链表；

10、基于所述航线链表确定所述航线链表中各航线段对应的飞行属性，其中，所述飞行属性包括运动方向和变速段参数；

11、根据无人机视频帧的帧率信息构建视频帧时序与航线飞行时刻的时间间隔对应规则；

12、基于航点信息、所述飞行属性和所述时间间隔对应规则，以及预设的分段距离-时间映射函数与插值公式构建航线先验模型，所述航点信息包括航点坐标和对应无人机飞行姿态参数。

13、在一实施例中，所述基于所述目标航线设计先验信息构建航线链表，包括：

14、提取目标航线设计先验信息内全部原始航点集合，单个原始航点包含经纬度、平面坐标、相对航高、航向角、俯仰角、水平速度和垂直速度；

15、采用高斯正算算法将各航点地理经纬度转换为平面坐标；

16、按航线飞行顺序遍历全部原始航点，对比相邻航点的相对航高，若相邻航点高程不一致则插入高度拐点航点，更新有序航点序列，基于所述有序航点序列构建航线链表。

17、在一实施例中，所述基于所述航线链表确定所述航线链表中各航线段对应的飞行属性，包括：

18、将航线链表中相邻两个链表节点划分为一条独立航线段，遍历拆分得到链表全部航线段；

19、针对每一条航线段，对比航线段起点航点相对航高与终点航点相对航高，结合预设高度容差值确定航线段的运动方向，其中，所述运动方向包括水平运动和垂直运动；

20、基于航线段内航点预设水平速度和加速度参数确定航线段内加速段、匀速段、减速段对应的飞行距离与持续时长，得到航线段的变速段参数。

21、在一实施例中，所述基于航点信息、所述飞行属性和所述时间间隔对应规则，以及预设的分段距离-时间映射函数与插值公式构建航线先验模型，包括：

22、将各航线段对应的航点信息和飞行属性进行关联绑定；

23、定义所述时间间隔对应规则为视频帧时序到航线飞行时刻的时序转换规则；

24、定义分段距离-时间映射函数的输入为航线段变速段参数和航线相对时刻，并将所述分段距离-时间映射函数作为求解航线段内相对飞行距离的标准计算规则；

25、配置与航线段运动方向匹配的插值公式，用于由相对飞行距离求解平面坐标和相对航高，并定义复用航线段预设航向角、俯仰角作为飞行姿态参数。

26、在一实施例中，所述采用预设检索空间算法定位当前低频位姿报文对应的目标航线段，包括：

27、提取当前低频位姿报文内的无人机实时平面坐标，将全部航线链表节点按平面x轴坐标完成升序排序，生成有序航点集合；

28、采用二分查找法对有序航点集合进行检索，筛选出x坐标区间覆盖无人机实时坐标的候选航点；

29、若无法匹配到唯一航线段，以候选航点为基准分别向前和向后双向遍历所述航线链表，拼接形成待核验航线段；

30、基于无人机实时平面坐标依次校验所述待核验航线段的x坐标范围和y坐标范围，将坐标范围完全覆盖当前无人机实时坐标的航线段确定为目标航线段。

31、在一实施例中，所述基于当前低频位姿报文、所述目标航线段和所述航线先验模型插值求解各视频帧对应的初始位姿数据，包括：

32、调用所述航线先验模型内置的时序转换规则，以当前低频位姿报文对应的无人机真实飞行时刻为动态基准，逐帧推演得到各视频帧对应的实时预测航线时刻；

33、结合实时匹配得到的目标航线段的变速段参数与各视频帧的实时预测航线时刻，调用所述航线先验模型内置的分段距离-时间映射函数，实时计算各视频帧在目标航线段内的相对飞行距离；

34、依据目标航线段的实时运动方向，调用所述航线先验模型中匹配的插值公式求解对应视频帧的平面坐标与相对航高，并复用目标航线段预设的航向角、俯仰角作为飞行姿态参数，整合生成各视频帧对应的初始位姿数据。

35、第二方面，本技术还提供了一种无人机低频消息插值装置，包括：

36、建模模块，用于获取目标航线设计先验信息，结合无人机视频帧的帧率信息建立航线先验模型，所述航线先验模型用于实现视频帧对应无人机位姿数据的插值计算；

37、定位模块，用于接收无人机发送的当前低频位姿报文，采用预设检索空间算法定位当前低频位姿报文对应的目标航线段；

38、插值求解模块，用于基于当前低频位姿报文、所述目标航线段和所述航线先验模型插值求解各视频帧对应的初始位姿数据；

39、改正模块，用于将各视频帧对应的初始位姿数据、当前低频位姿报文和所述目标航线段输入预训练的环境因子改正模型，对应得到各视频帧的距离偏差改正量；

40、修正模块，用于通过各视频帧的距离偏差改正量对各初始位姿数据进行修正，得到匹配视频时序的目标位姿数据。

41、第三方面，本技术还提供了一种电子设备，包括处理器和存储器；所述存储器有存储计算机程序，其中，所述计算机程序在被所述处理器执行时实现如第一方面所述的无人机低频消息插值方法。

42、第四方面，本技术还提供了一种非暂态计算机存储介质，其上存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被处理器执行时实现如第一方面所述的无人机低频消息插值方法。

43、本技术的一种无人机低频消息插值方法相对于相关技术具有以下有益效果：

44、1、本技术的无人机低频消息插值方法，通过构建航线先验模型，基于航线先验模型集成标准化插值运算框架，以无人机低频位姿报文的真实时刻作为动态基准，结合检索得到的目标航线段完成插值运算，由离散低频位姿推演得到每一帧视频对应的初始位姿。突破无人机位姿低频回传的数据限制，实现位姿信息向视频高频帧率的上采样，建立视频帧与无人机位姿之间连续的时序关联，缓解低频状态与高频视频帧时序失配导致的融合错位问题。

45、2、采用环境因子改正模型针对理论插值得到的初始位姿进行偏差补偿，依据飞行环境扰动带来的距离偏差生成改正量并完成位姿修正，克服纯航线理论插值未考虑真实飞行扰动的缺陷，提高高频视频帧位姿的准确度，最终实现无人机视频画面与位姿信息高精度时序匹配，从而支撑视频时序精准融合。