消费级无人机的核心应用就是基于无人机的航拍功能，而航拍功能对无人机系统要求最高的技术指标就是飞行的稳定性。
悬停定位技术所采用的技术手段主要有几种：
1）GPS/IMU组合定位
2）超声波辅助定高
3）基于图像的光流定位技术
1）GPS/IMU定位技术
GPS/IMU定位的原理是较为传统和成熟的定位方法。
GPS可以测得无人机当前的水平位置和高度,飞控系统根据无人机位置和高度相对于悬停点的偏差对无人机进行补偿控制从而实现定点悬停。
然而,GPS信号更新较慢,而且GPS信号容易收到干扰,影响实际控制效果。因此工程实践中引入了飞行器的IMU信息与GFS信号进行滤波,得到更为精确和更新率更高的位置、高度信息,这种模式还可以保证在GPS失常时,仅依靠IMU提供应急位置高度信息,但是因为仅利用IMU信息进行位置高度解算时,解算结果容易发散,因此这种方法仅适合在空旷的户外进行悬停控制,而并不适宜在室内或有信号遮蔽的环境下使用。
2）超声波辅助定高技术
超声波测距传感器是一种较为成熟的测距传感器,能够根据超声波发出与返回的时间差,测得超声波传感器前的障碍物的距离,当无人机布置有下视超声波传感器时,可测得较为精确的距地面距离,从而辅助实现定高控制,但是超声波辅助定高对于水平位置的飘移控制起不到作用。
3）光流定位
光流定位是采用图像传感器对传感器所捕捉的图像画面进行分析,间接解算得到自身位 置、运动信息的一种技术。
随着图像处理算法的演进和图像处理硬件平台的发展,使得这种算法的精度和实时性得到保证,从而得以在无人机系统上得到应用。
光流定位是利用图像序列中像素在时间域上的变化以及相邻帧之间的相关性来找到上一帧跟当前帧之间存在的对应关系,从而计算出相邻帧之间物体的运动信息的一种方法。一般而言,光流是由于场景中前景目标本身的移动、相机的运动,或者两者的共同运动所产生的。
在无人机应用中,无人机机身加装对地的光流摄像头,根据所观测到的地面图像来进行定位的,其原理可通过下图进行理解:无人机在相对地面移动时,其对地观测镜头所拍摄到的画面会相对向反方向"移动",根据无人机距离地面的高度（这也是光流传感器都与对地超声波传感器成对出现的原因）以及对地观测图像中像素移动的量,即可推算出无人机相对地面移动的距离,
当无人机采用光流定位技术实现自身位置确定后,即可采用通用的控制算法实现水平面和高度上的定位。目前所采用的光流技术,基本上可以实现室内环境的稳定悬停,但是随着时间的累积,仍然会有十几厘米到几十厘米范围的飘移。不过,这种低频率、小幅度的位置改变对于航拍来说,是可以接受的。
目前市面上的无人机产品,根据所采用的技术手段可以分为四代,第一代采用单GPS悬停;第二代采用双卫星定位系统,GPS/GLONASS定位;第三代引入了光流定位技术;第四代 |采用了双目光流定位。
在最新一代Phantomd中更是采用了双目视觉的光流定位技术,将悬停精度进一步提高到水平方向0.1米,高度0.3米的水平。
