[發明專利]基于二維碼和慣導輔助的無人機自主降落方法及系統

在審

• 申請號: 201810355953.8
• 申請日: 2018-04-19
• 公開（公告）號: CN108549397A
• 公開（公告）日: 2018-09-18
• 發明（設計）人: 吳宜斌;牛小驥;葛雯斐;張提升
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G05D1/08
• 分類號: G05D1/08
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 嚴彥

1.一種基于二維碼和慣導輔助的無人機自主降落方法，其特征在于：設置無人機、機載相機、機載計算機、GNSS定位裝置、慣性測量元件和帶有授權信息的二維碼，

相機、GNSS定位模塊、慣性測量單元和機載計算機安裝在無人機上；

帶有授權信息的二維碼設置于降落點上；

降落過程為，無人機通過GNSS/INS組合導航移動到降落點附近后，開始利用相機采集到的圖像識別二維碼，當從圖像識別的二維碼和二維碼信息數據庫內預存的二維碼匹配成功時，讀取授權信息，確定搜索到二維碼；無人機確定搜索到二維碼之后，根據視覺和慣導組合導航方式確定二維碼中心點在無人機機體坐標系下的位置以及無人機在二維碼局部坐標系下的姿態，調整無人機位姿，控制降落點和降落姿態的偏差穩定在相應閾值內，進行自動降落。

2.根據權利要求1所述基于二維碼和慣導輔助的無人機自主降落方法，其特征在于：相機安裝在無人機機體下方，攝像頭朝下。或者無人機通過云臺安裝在無人機上，攝像頭可以自由旋轉。

3.根據權利要求1所述基于二維碼和慣導輔助的無人機自主降落方法，其特征在于：二維碼通過介質張貼在已知大地坐標的降落點上，或者由顯示裝置顯示于降落點上。

4.根據權利要求1所述基于二維碼和慣導輔助的無人機自主降落方法，其特征在于：二維碼由若干個黑或白色的單元組成，對應不同的授權編碼信息，授權信息包括但不限于但不限于二維碼的實際物理尺寸、二維碼的幾何規格、二維碼在數據庫中的編號、無人機降落后的動作和授權降落密碼；二維碼信息數據庫儲存在無人機的機載計算機中或者后臺服務器端。

5.根據權利要求1或2或3或4所述基于二維碼和慣導輔助的無人機自主降落方法，其特征在于：無人機通過GNSS/INS組合導航移動到降落點附近后，開始利用相機采集到的圖像識別二維碼，實現方式為無人機以當前懸停點為圓心，以合適長度為半徑并以固定角速度進行環繞飛行，逐漸加大飛行半徑直到搜索到二維碼。

6.根據權利要求1或2或3或4所述基于二維碼和慣導輔助的無人機自主降落方法，其特征在于：無人機通過GNSS/INS組合導航移動到降落點附近后，開始利用相機采集到的圖像識別二維碼，實現方式為無人機以當前懸停點為起點，以穩定速度豎直上升，直到搜索到二維碼。

7.根據權利要求1或2或3或4所述基于二維碼和慣導輔助的無人機自主降落方法，其特征在于：二維碼是方形時，利用相機采集到的圖像識別二維碼，實現方式如下，

1)對相機采集到的圖像進行形態學處理消除斑點，降低噪聲，然后進行灰度化和二值化；

2)在二值化后的圖像中提取邊緣輪廓信息，去除不合理的輪廓；

3)對剩下的輪廓進行多邊形擬合，剔除不合理的多邊形輪廓，并對剩下的四邊形輪廓根據對應的二維碼角點平面坐標進行糾正；

4)將糾正后的輪廓劃分為若干小方塊，根據每個小方塊的灰度信息，判斷是為黑色或白色，計算識別到的二維碼和數據庫內二維碼之間的漢明距離，若匹配成功，則讀取授權信息，確定搜索到二維碼。

8.根據權利要求1或2或3或4所述基于二維碼和慣導輔助的無人機自主降落方法，其特征在于：視覺和慣導組合導航方式為松組合或緊組合。

9.一種基于二維碼和慣導輔助的無人機自主降落系統，其特征在于：用于執行如權利要求1至8所述基于二維碼和慣導輔助的無人機自主降落方法。