[實(shí)用新型]一種視覺引導(dǎo)多旋翼自主降落系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201720159745.1
• 申請日: 2017-02-22
• 公開（公告）號: CN206671898U
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 肖令軍
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航天軍創(chuàng)技術(shù)有限公司
• 主分類號: G05D1/12
• 分類號: G05D1/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及無人機(jī)領(lǐng)域，尤其涉及一種視覺引導(dǎo)多旋翼自主降落系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著技術(shù)的進(jìn)步與成熟，無人機(jī)越來越多的被應(yīng)用于各個場景，航拍、勘察、安檢、快遞等，而價(jià)格的下降，讓更多普通消費(fèi)者能夠接觸到之前看起來高大上的無人機(jī)，然而隨著無人機(jī)民用化的持續(xù)加速，面對復(fù)雜的場景和成本控制要求，越來越多的安全問題體現(xiàn)了出來。無人機(jī)普遍采用的是INS/GPS組合導(dǎo)航實(shí)現(xiàn)飛行和精確降落，但是INS/GPS組合導(dǎo)航方法有一項(xiàng)嚴(yán)重的缺陷，就是融合依賴于GPS對INS累積誤差的修正作用，當(dāng)GPS不能用是或者測量不準(zhǔn)確時，融合數(shù)據(jù)就變得不可靠。GPS數(shù)據(jù)出現(xiàn)問題的情況有：在戰(zhàn)爭期間GPS被美國軍方關(guān)閉、平時GPS衛(wèi)星出現(xiàn)故障和障礙物將GPS衛(wèi)星信號遮擋掉。前兩種幾乎不會發(fā)生，后一種情況發(fā)生的概率很大。視覺引導(dǎo)降落是基于計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)基礎(chǔ)，采用攝像機(jī)作為傳感器的一種較為新型的導(dǎo)航方法，計(jì)算機(jī)視覺起源于20世紀(jì)50年代，隨著Marr提出視覺理論框架，在80年代獲得迅速發(fā)展。視覺引導(dǎo)降落具備體積小、重量輕、功耗低等優(yōu)點(diǎn)，且工作在可見光波段(或者紅/紫外波段)，不受電磁干擾；并且隨著快遞行業(yè)的崛起，越來越多的小件人工跑一趟費(fèi)時費(fèi)力，再遇上路況不好更不能及時的送達(dá)，多旋翼通過視覺引導(dǎo)實(shí)現(xiàn)精確送小件快遞也逐漸是一種趨勢。因?yàn)檫@些優(yōu)點(diǎn)，視覺引導(dǎo)降落十分適用于多旋翼飛行器。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對背景技術(shù)中所涉及的缺陷，提供一種視覺引導(dǎo)多旋翼自主降落系統(tǒng)，用于使多旋翼可以根據(jù)圖像目標(biāo)位置實(shí)現(xiàn)精確降落，達(dá)到對指定位置送貨的任務(wù)。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案：

一種視覺引導(dǎo)多旋翼自主降落系統(tǒng)，包含圖像采集傳輸模塊、圖像跟蹤處理模塊、飛行控制模塊及地面站系統(tǒng)。

所述圖像采集傳輸模塊主要包含云臺相機(jī)及圖像傳輸設(shè)備，相機(jī)所拍攝的圖像通過圖像傳輸設(shè)備實(shí)時回傳給地面站系統(tǒng)，同時，圖像信息被輸送給圖像跟蹤處理模塊。

所述圖像跟蹤處理模塊包含圖像分析模塊、跟蹤算法處理模塊。

所述圖像分析模塊用于高精度的分辯圖像中的目標(biāo)，識別跟蹤目標(biāo)，通過跟蹤算法處理模塊自身算法精確的鎖定目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)精確定位。

所述飛行控制模塊根據(jù)云臺俯仰角控制飛行器逐步靠近目標(biāo)，使云臺角度跟隨目標(biāo)位置變化而變化；

所述地面站系統(tǒng)用于觀察圖像，設(shè)置目標(biāo)降落點(diǎn)。

本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果：

本發(fā)明提出圖像傳感器加可配置的圖像跟蹤處理模塊、飛行控制模塊架構(gòu)，可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求靈活配置來連接圖傳設(shè)備和飛行器，從而可以簡單有效的控制飛行姿態(tài)，彌補(bǔ)了因不明確飛控代碼和GPS信號不好帶來的麻煩，并可適配于各種有云臺的飛控系統(tǒng)。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的系統(tǒng)架構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說明：

視覺引導(dǎo)多旋翼自主降落系統(tǒng)如圖1所示，主要包含圖像采集傳輸模塊、圖像跟蹤處理模塊、飛行控制模塊及地面站系統(tǒng)。其中，圖像采集傳輸模塊主要包含云臺相機(jī)及圖像傳輸設(shè)備，相機(jī)所拍攝的圖通過圖像傳輸設(shè)備實(shí)時回傳給地面站系統(tǒng)，同時，圖像信息被輸送給圖像跟蹤處理模塊。用戶在地面站選定目標(biāo)降落點(diǎn)后，圖像跟蹤處理模塊通過智能的跟蹤算法解算出目標(biāo)相對位置信息，并調(diào)節(jié)云臺相機(jī)的航向角及俯仰角進(jìn)行目標(biāo)點(diǎn)實(shí)時跟蹤。飛行控制系統(tǒng)根據(jù)云臺俯仰角控制飛行器逐步靠近目標(biāo)，當(dāng)云臺與目標(biāo)降落點(diǎn)垂直即飛機(jī)位于目標(biāo)正上方時，發(fā)送降落指令從而實(shí)現(xiàn)精確自主降落。

將本系統(tǒng)運(yùn)用于一種四軸八旋翼飛行器中，其中，高分辨照相機(jī)索尼α7II被安置于兩軸兩框架式云臺中，圖像傳輸設(shè)備采用了一款5.8G高清數(shù)字圖傳，其具備高解析度，可以提供實(shí)時1080P和每秒60幀的全高清畫質(zhì)。同時，相機(jī)輸出HDMI信號至圖像跟蹤板，跟蹤板根據(jù)當(dāng)前與目標(biāo)跟蹤位置的偏差輸出PWM信號控制云臺，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)跟蹤鎖定。飛控根據(jù)云臺輸入的俯仰角度，調(diào)節(jié)飛行器位置不斷向目標(biāo)降落點(diǎn)靠近，當(dāng)俯仰角度為向下90度，即認(rèn)為飛機(jī)處于目標(biāo)正上方，此時發(fā)送降落指令，飛機(jī)垂直下降。在下降過程中，飛控根據(jù)云臺角度的變化不斷調(diào)整飛機(jī)的位置，最終實(shí)現(xiàn)精確的自主降落。