[發(fā)明專利]一種旋翼無人機(jī)精密進(jìn)近航道指示器校驗(yàn)系統(tǒng)及校驗(yàn)方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510660478.1
• 申請日: 2015-10-14
• 公開（公告）號(hào): CN105222807A
• 公開（公告）日: 2016-01-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡丹丹;高慶吉;牛國臣;王續(xù)喬
• 申請（專利權(quán)）人: 中國民航大學(xué)
• 主分類號(hào): G01C25/00
• 分類號(hào): G01C25/00
• 代理公司: 天津才智專利商標(biāo)代理有限公司 12108
• 代理人: 龐學(xué)欣

1.一種旋翼無人機(jī)精密進(jìn)近航道指示器校驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于：所述的旋翼無人機(jī)精密進(jìn)近航道指示器校驗(yàn)系統(tǒng)包括：旋翼無人機(jī)載體(1)和地面站(2)；

所述的旋翼無人機(jī)載體(1)包括：無人機(jī)本體和安裝在機(jī)身上的飛行控制器(1.1)、定位計(jì)算機(jī)(1.2)、激光傳感器(1.3)、GPS模塊(1.4)、數(shù)傳模塊(1.5)、三軸增穩(wěn)云臺(tái)(1.6)、前視攝像機(jī)(1.7)、圖傳模塊(1.8)和下視攝像機(jī)(1.9)；其中：飛行控制器(1.1)分別與定位計(jì)算機(jī)(1.2)、激光傳感器(1.3)、GPS模塊(1.4)、數(shù)傳模塊(1.5)和三軸增穩(wěn)云臺(tái)(1.6)相連接，定位計(jì)算機(jī)(1.2)與下視攝像機(jī)(1.9)連接，前視攝像機(jī)(1.7)安裝在三軸增穩(wěn)云臺(tái)(1.6)之上，圖傳模塊(1.8)與前視攝像機(jī)(1.7)的視頻輸出端相連接；

所述的地面站(2)包括：地面監(jiān)控站(2.1)、圖傳基站(2.2)和數(shù)傳基站(2.3)；其中：地面監(jiān)控站(2.1)分別與圖傳基站(2.2)和數(shù)傳基站(2.3)相連接，圖傳基站(2.2)通過無線的方式與旋翼無人機(jī)載體(1)上的圖傳模塊(1.8)連接，數(shù)傳基站(2.3)通過無線的方式與旋翼無人機(jī)載體(1)上的數(shù)傳模塊(1.5)連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋翼無人機(jī)精密進(jìn)近航道指示器校驗(yàn)系統(tǒng)及校驗(yàn)方法，其特征在于：所述的無人機(jī)本體的機(jī)身為六旋翼無人機(jī)，飛行控制器(1.1)為基于STM32F407微控制器的飛行控制系統(tǒng)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋翼無人機(jī)精密進(jìn)近航道指示器校驗(yàn)系統(tǒng)及校驗(yàn)方法，其特征在于：所述的激光傳感器(1.3)為單點(diǎn)激光傳感器，通過串行通訊口與飛行控制器(1.1)進(jìn)行通訊，GPS模塊(1.4)通過串行通訊口與飛行控制器(1.1)進(jìn)行連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋翼無人機(jī)精密進(jìn)近航道指示器校驗(yàn)系統(tǒng)及校驗(yàn)方法，其特征在于：所述的下視攝像機(jī)(1.9)為數(shù)字?jǐn)z像機(jī)，安裝在機(jī)身底面上，定位計(jì)算機(jī)(1.2)為嵌入式計(jì)算機(jī)，下視攝像機(jī)(1.9)通過USB接口與定位計(jì)算機(jī)(1.2)相連接。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋翼無人機(jī)精密進(jìn)近航道指示器校驗(yàn)系統(tǒng)及校驗(yàn)方法，其特征在于：所述的地面監(jiān)控站(2.1)包括：圖像采集卡、監(jiān)控計(jì)算機(jī)和顯示器；其中：監(jiān)控計(jì)算機(jī)分別與顯示器和數(shù)傳基站(2.3)連接，圖傳基站(2.2)通過圖像采集卡與監(jiān)控計(jì)算機(jī)相連接。

6.一種如權(quán)利要求1所述的旋翼無人機(jī)精密進(jìn)近航道指示器校驗(yàn)系統(tǒng)所采用的校驗(yàn)方法，其特征在于：所述的校驗(yàn)方法包括按順序進(jìn)行的下列步驟：

步驟1)使用激光傳感器(1.3)測量PAPI燈(3)的固定腳架到光窗中心的高度，以便系統(tǒng)修正激光傳感器(1.3發(fā)送回地面站(2)的高度數(shù)據(jù)；

步驟2)為整個(gè)系統(tǒng)上電，測試系統(tǒng)各個(gè)功能單元的工作是否正常，各個(gè)功能單元工作正常后再進(jìn)行下一步測試；

步驟3)將旋翼無人機(jī)載體(1)轉(zhuǎn)換到平衡飛行模式，手動(dòng)輕推油門，觀察無人機(jī)本體的電機(jī)和螺旋槳是否都工作正常，系統(tǒng)狀態(tài)顯示是否正常，全部正常才后進(jìn)入下一步測試；

步驟4)將旋翼無人機(jī)載體(1)移動(dòng)到指定起飛區(qū)域，再次檢查飛控系統(tǒng)及各模塊的電源及工作狀態(tài)指示是否正常，所有狀態(tài)指示全部正常則可以進(jìn)行下一步操作；

步驟5)通過監(jiān)控地面站(2.1)發(fā)送自主起飛的控制指令，旋翼無人機(jī)載體(1)執(zhí)行自主起飛的動(dòng)作，并飛抵指定目標(biāo)區(qū)域，然后通過下視攝像機(jī)(1.9)將采集到的地面特征圖像信息輸入到定位計(jì)算機(jī)(1.2)，定位計(jì)算機(jī)(1.2)運(yùn)用相應(yīng)的視覺定位算法得到局部精準(zhǔn)定位信息，之后傳送給飛機(jī)控制器(1.1)，飛機(jī)控制器(1.1)融合GPS模塊(1.4)獲得的GPS全局定位數(shù)據(jù)后得到精準(zhǔn)的定位數(shù)據(jù)，飛機(jī)控制器(1.1)通過其上的位置控制回路以及姿態(tài)控制回路的雙回路控制器控制旋翼無人機(jī)載體(1)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的飛行；

步驟6)激光傳感器1.3將其測得的高度數(shù)據(jù)傳送給飛機(jī)控制器(1.1)，飛機(jī)控制器(1.1)通過相應(yīng)的算法并融合飛控系統(tǒng)IMU加速度數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)旋翼無人機(jī)載體(1)的定高控制；并通過控制旋翼無人機(jī)載體(1)的高度以及下降速率，并通過三軸增穩(wěn)云臺(tái)(1.6)掛載的前視攝像機(jī)(1.7)實(shí)時(shí)采集PAPI燈(3)的圖像信息；

步驟7)圖傳模塊(1.8)將前視攝像機(jī)(1.7)采集到的PAPI燈(3)的圖像信息實(shí)時(shí)傳送回地面站(2)上的圖傳基站(2.2)，圖傳基站(2.2)再傳送給地面站(2)上的圖像采集卡，之后圖像采集卡將上述圖像數(shù)據(jù)輸入給主控計(jì)算機(jī)，主控計(jì)算機(jī)通過運(yùn)行相應(yīng)的計(jì)算機(jī)視覺算法實(shí)時(shí)檢測當(dāng)前PAPI燈(3)的顏色組合，綜合當(dāng)前旋翼無人機(jī)載體(1)的高度數(shù)據(jù)和水平距離信息計(jì)算得到每個(gè)PAPI燈(3)的安裝角度結(jié)果，以指導(dǎo)PAPI燈(3)的安裝與維護(hù)；

步驟8)執(zhí)行完P(guān)API燈(3)的校驗(yàn)任務(wù)，最后由地面站(2)向旋翼無人機(jī)載體(1)發(fā)送自主返航降落的指令，旋翼無人機(jī)載體(1)自主返航并降落在指定降落區(qū)域。