[實(shí)用新型]用于無(wú)人機(jī)助降視覺引導(dǎo)的機(jī)載系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201520611764.4
• 申請(qǐng)日: 2015-08-13
• 公開（公告）號(hào): CN204956941U
• 公開（公告）日: 2016-01-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 史彩成;史其存;解乃林;李秀珍;辛怡;李勤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 史彩成
• 主分類號(hào): B64D45/08
• 分類號(hào): B64D45/08;B64D47/08
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種用于無(wú)人機(jī)助降視覺引導(dǎo)的機(jī)載系統(tǒng)，具體地涉及采用計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)進(jìn)行無(wú)人機(jī)助降引導(dǎo)的機(jī)載系統(tǒng)。屬于飛行導(dǎo)航控制領(lǐng)域。

背景技術(shù)

無(wú)人機(jī)(Unmannedaerialvehicle)與載人飛機(jī)相比，具有重量輕、人員傷亡風(fēng)險(xiǎn)小、機(jī)動(dòng)性好、機(jī)艙設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，除了在軍事上的應(yīng)用前景，其在民用領(lǐng)域也逐漸顯露頭角。無(wú)人機(jī)導(dǎo)航技術(shù)主要包括慣性導(dǎo)航、雷達(dá)導(dǎo)航、GPS導(dǎo)航、微波導(dǎo)航和視覺導(dǎo)航等。其中，隨著計(jì)算機(jī)視覺和圖像采集技術(shù)、光學(xué)測(cè)量技術(shù)、高速實(shí)時(shí)處理及存儲(chǔ)技術(shù)的發(fā)展，基于視覺信息的導(dǎo)航技術(shù)近年成為研究熱點(diǎn)，并具有設(shè)備簡(jiǎn)單、功耗低、體積小、自主無(wú)源等優(yōu)點(diǎn)，并且不依賴地面和空中的導(dǎo)航設(shè)備，尤其是不受制于GPS限制(GPS導(dǎo)航系統(tǒng)利用導(dǎo)航衛(wèi)星進(jìn)行導(dǎo)航定位，存在信號(hào)易受干擾、分辨精度和技術(shù)壟斷等問題)。在電子對(duì)抗方面具有較大優(yōu)勢(shì)。

著陸導(dǎo)航是無(wú)人機(jī)飛行中的重要階段，因進(jìn)場(chǎng)著陸受飛行高度、氣象和地理環(huán)境等諸多因素的影響，精確可靠自動(dòng)化的助降方法成為無(wú)人機(jī)技術(shù)中的關(guān)鍵研究?jī)?nèi)容之一。按照攝像機(jī)安裝位置的不同，可把視覺助降系統(tǒng)分為：基于地基信息的無(wú)人機(jī)著陸導(dǎo)航系統(tǒng)、基于人工標(biāo)志物的機(jī)載著陸導(dǎo)航系統(tǒng)和基于自然場(chǎng)景的機(jī)載著陸導(dǎo)航系統(tǒng)。地基助降系統(tǒng)通過地面已經(jīng)標(biāo)定號(hào)的攝像設(shè)備同步拍攝無(wú)人機(jī)圖像，提取特征點(diǎn)或合作標(biāo)志，計(jì)算位置和姿態(tài)并反饋給控制系統(tǒng)控制著陸。機(jī)載助降系統(tǒng)通過安裝在無(wú)人機(jī)上的攝像機(jī)獲得地面引導(dǎo)標(biāo)志的圖像，通過位姿估計(jì)測(cè)算無(wú)人機(jī)飛行狀態(tài)和相對(duì)于著陸點(diǎn)的位置和方位，經(jīng)控制系統(tǒng)實(shí)施助降引導(dǎo)。

機(jī)載助降系統(tǒng)中的地面引導(dǎo)標(biāo)志大多采用地面信號(hào)布，即視覺導(dǎo)航機(jī)載助降系統(tǒng)通常需要地面實(shí)現(xiàn)鋪設(shè)具有特殊形狀的著陸指示信號(hào)布作為地面合作標(biāo)志。無(wú)人直升機(jī)通過識(shí)別信號(hào)布的圖像的特征，修正自身的水平位移和航向。國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究機(jī)構(gòu)在視覺助降方面的研究集中于選擇著陸指示信號(hào)布所包含的地面合作標(biāo)志形狀、利用視覺圖像幾何參數(shù)等信息解算無(wú)人機(jī)位置姿態(tài)，獲得導(dǎo)航定位參數(shù)。合作目標(biāo)檢測(cè)算法應(yīng)具有較高的實(shí)時(shí)性和抗噪聲特性，設(shè)計(jì)合作目標(biāo)要求該標(biāo)志包含足夠的信息使得計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)可以利用這些信息提取無(wú)人機(jī)自主著陸所需的相對(duì)位置和姿態(tài)信息，且該標(biāo)志應(yīng)容易識(shí)別，容易與其他物體和環(huán)境進(jìn)行區(qū)分，同時(shí)當(dāng)然也希望圖案比較簡(jiǎn)單，以便提升視覺引導(dǎo)系統(tǒng)的處理速度。

在上述提到的現(xiàn)有機(jī)載助降系統(tǒng)中均包括機(jī)載攝像頭及與之相關(guān)的電路模塊，如何能使得機(jī)載助降系統(tǒng)小型化模塊化，并且在飛行過程中處于穩(wěn)定可靠狀態(tài)對(duì)于著陸引導(dǎo)具有至關(guān)重要的意義。

實(shí)用新型內(nèi)容

為了解決上述問題，本實(shí)用新型構(gòu)建一種小型化模塊化的機(jī)載助降系統(tǒng)，利用機(jī)載攝像頭拍攝圖像的靜態(tài)特征及動(dòng)態(tài)特征識(shí)別，實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)助降視覺引導(dǎo)。

一種用于無(wú)人機(jī)助降視覺引導(dǎo)的機(jī)載系統(tǒng)，包括機(jī)載攝像頭、鋼化玻璃罩、固定外殼、減震彈簧、固定螺栓、防水航空接頭、防護(hù)蓋、圖像處理模塊；其中，

防護(hù)蓋為圓形帽狀金屬殼體且邊緣包括法蘭盤；防護(hù)蓋置于固定外殼上方，且防護(hù)蓋與固定外殼通過法蘭盤或者螺紋或者螺釘連接，使得防護(hù)蓋與固定外殼之間形成腔體I；圖像處理模塊位于腔體I內(nèi)且與固定外殼采用絕緣方式固連；

固定外殼的下方與鋼化玻璃罩封閉連接，使得固定外殼與鋼化玻璃罩之間形成腔體II；鋼化玻璃罩為半球形結(jié)構(gòu)，機(jī)載攝像頭位于腔體II內(nèi)并且與固定外殼固連；機(jī)載攝像頭的輸出端還與圖像處理模塊相連；

防護(hù)蓋上還設(shè)有防水航空接頭，圖像處理模塊通過防水航空接頭與無(wú)人機(jī)的飛行狀態(tài)控制器相連，用于進(jìn)行數(shù)據(jù)交換；

固定螺栓穿過防護(hù)蓋邊緣的法蘭盤，與機(jī)身艙體托架連接，并且，每個(gè)固定螺栓的螺桿外均套有同型號(hào)的減震彈簧，即每個(gè)減震彈簧位于法蘭盤與機(jī)身艙體托架之間。

對(duì)比現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型的有益效果在于：本實(shí)用新型將視覺助降引導(dǎo)所需的圖像采集和圖像處理模塊采用小型化模塊化結(jié)構(gòu)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，防水防腐抗震，有效提高了無(wú)人機(jī)助降引導(dǎo)效率和可靠性。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖像處理模塊構(gòu)成示意圖。

其中：1-機(jī)載攝像頭；2-鋼化玻璃罩；3-固定外殼；4-減震彈簧；5-固定螺栓；6-防水航空接頭；7-防護(hù)蓋；8-減震彈簧；9-圖像處理模塊；10-固定螺栓；11-法蘭盤；12機(jī)身艙體托架；13-腔體I；14-腔體II。

具體實(shí)施方式