[實用新型]基于日盲區紫外成像的無人機自主著陸引導系統

有效

• 申請號: 201521003622.6
• 申請日: 2015-12-07
• 公開（公告）號: CN205302011U
• 公開（公告）日: 2016-06-08
• 發明（設計）人: 楊甬英;劉東;張磊;張鐵林;江佳斌
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G05D1/12
• 分類號: G05D1/12
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 葉志堅

技術領域

本實用新型涉及基于計算機視覺的無人機自主著陸引導的技術領域，特別涉及一 種基于日盲區紫外成像的無人機自主著陸引導系統。

背景技術

太陽光譜中紫外線輻射位于電磁輻射波譜中10～400nm的波長范圍內。隨著波長 的變化，紫外線具有各種不同的特性和效應。一般將紫外輻射劃分為UV-A(近紫外)：320～ 400nm；UV-B(中紫外)：280～320nm；UV-C(遠紫外)：200～280nm；波長小于200nm的紫外輻射 由于被大氣強烈吸收，因此只存在于真空條件下的研究和應用，所以被稱為真空紫外。

由于大氣平流層的臭氧層對于250nm波長附近的紫外線有強烈的吸收作用，因而 太陽中UV-C波段紫外輻射在近地大氣中幾乎不存在，常被稱為“日盲區”，具體波段范圍為 220～280nm。由于日盲區紫外在近地面并不會自然存在，所以它的產生必定是人類活動介 入等非自然原因，故通過紫外成像儀來探測日盲區紫外信號便有了廣泛的應用。目前已經 廣泛應用于電力設施電暈的檢測，如高壓輸電線路、電網基站等。

在對此方法的研究和實踐過程中，本實用新型的發明人發現：由于日盲區紫外信 號在近地面存在的唯一性，可以通過使用高增益的紫外成像儀對信號進行采集，而不用擔 心雜散光等的影響，而且日盲區紫外擁有較強的“透霧”能力。故本實用新型提出可以主動 設置紫外信標，無人機機身掛載紫外成像系統，用于無人機自主著陸引導工作。

目前無人機的技術主要有衛星導航技術，慣性導航技術以及計算機視覺導航技術 等。但各方法都存在一定的局限性，衛星導航技術最常見的是全球定位系統，但在無人機自 主著陸引導的最后幾公里范圍內，全球定位系統的定位精度達不到要求；慣性導航系統隨 著系統工作時間的推移，定位誤差會累積越來越大；基于計算機視覺的導航系統目前發展 迅猛，但大都工作在可見光或者紅外波段，受氣候條件影響很大，如霧天等。

在對基于計算機視覺的著陸導航系統的研究中，本實用新型的發明人發現：使用 紫外光源在著陸位置制成信標，通過高增益的紫外成像系統對紫外信標進行信號得捕捉和 采集，能夠有效地用于無人機的著陸引導工作。

發明內容

本實用新型提供一種基于日盲區紫外成像的無人機自主著陸引導系統，通過機載 日盲區紫外成像系統探測著陸位置紫外信標，能夠解決低能見度條件下無人機的著陸引導 工作。

本實用新型通過以下技術方案來實現上述目的：

一種基于日盲區紫外成像的無人機自主著陸引導系統，包括紫外光源信標模塊、 雙通道成像模塊、數據處理模塊、數據發送模塊、數據存儲模塊；紫外光源信標模塊設置在 著陸平臺上，雙通道成像模塊、數據處理模塊、數據發送模塊、數據存儲模塊設置在無人機 上，無人機通過雙通道成像模塊對紫外光源信標模塊進行成像，然后通過數據處理模塊對 成像數據進行處理，數據發送模塊將部分數據處理模塊結果傳送給無人機飛控系統，將剩 余處理結果傳送給數據存儲模塊進行存儲。

所述紫外光源信標模塊由若干紫外光源組成，信標是一個由n個信標點組成的立 體的異型信標。

所述的雙通道成像模塊包括成像透鏡、分光鏡、反光鏡、紫外濾光片、自動光圈單 元、自動調焦單元、可見光成像單元、日盲區紫外成像單元；自動光圈單元用于調節可見光 通道的進光量，保證曝光適度；自動調焦單元用于調節成像透鏡的位置，從而得到清晰的圖 像；可見光成像單元用于得到著陸平臺位置周邊的彩色影像；日盲區紫外成像單元前設置 有紫外濾光片，用于濾除日盲區紫外波段以外的雜散光，得到紫外信標點在日盲區紫外成 像單元的圖像。

所述的濾光片透過波長為240nm～280nm，設置在分光鏡前面或者分光鏡后面。

所述的雙通道成像模塊過程如下：

光經過成像透鏡，然后經由分光鏡分成兩路，一路再次經過自動光圈單元由成像 透鏡成像在可見光成像單元上，該路用于記錄著陸平臺以及整個著陸過程；另一路光經過 紫外濾光片后再經反光鏡反射，再經過成像透鏡后由日盲區紫外成像單元成像；該路用于 對紫外光源信標模塊中的信標點進行成像，從而實現對信標點坐標定位。