[發明專利]一種飛行器自主著陸方法和基于雙目視覺飛行器自主著陸裝置有效
| 申請號： | 201810796857.7 | 申請日： | 2018-07-19 |
| 公開（公告）號： | CN108974373B | 公開（公告）日： | 2019-12-13 |
| 發明（設計）人： | 陳昊明;李愛華;馬永剛;張寶生 | 申請（專利權）人： | 西安恒宇眾科空間技術有限公司 |
| 主分類號： | B64D45/04 | 分類號： | B64D45/04;B64D47/00 |
| 代理公司： | 61219 陜西增瑞律師事務所 | 代理人： | 劉艷霞 |
| 地址： | 710000 陜西省西安市灞橋區紡園*** | 國省代碼： | 陜西;61 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 飛行器 飛控系統 著陸 著陸裝置 圖像采集裝置 激光高度計 高度信息 雙目視覺 信標燈 控制飛行器 傳輸 光學視場 航線飛行 實時采集 實時位置 飛行 視場 降落 圖片 | ||
1.一種飛行器自主著陸方法，其特征在于，采用基于雙目視覺飛行器自主著陸裝置，該自主著陸裝置包括多個信標燈(1)、兩個圖像采集裝置(2)和激光高度計(3)，兩個所述圖像采集裝置(2)通過控制器相連接；多個信標燈(1)用于布設于著陸場的跑道兩側；兩個所述圖像采集裝置(2)和激光高度計(3)均用于放置在飛行器上；
兩個所述圖像采集裝置(2)同步實時采集多個信標燈(1)在各自視場中的圖片，得出信標燈(1)在兩個光學視場中的實時位置，以激光高度計(3)測出的高度信息作為飛行器的高度，確定出飛行器相對于著陸場坐標系的位置、姿態和飛行速度，并傳輸給飛控系統，由飛控系統調整飛行器的姿態和位置，使其按照既定的下滑航線飛行；
當飛行器飛行高度在可降落范圍內時，切斷圖像采集裝置，使用激光高度計(3)測出的飛行器的高度信息，傳輸至飛控系統，當其高度和姿態滿足著陸要求時，飛控系統控制飛行器著陸；如果不滿足著陸要求，則飛控系統控制飛行器復飛；
得到飛行器在著陸場坐標系中的位置和姿態的過程如下：設定信標燈(1)的個數為4個，在著陸場坐標系中的位置分別為(X1,Y1,Z1)、(X2,Y2,Z2)、(X3,Y3,Z3)和(X4,Y4,Z4)，得出飛行器與各個信標燈之間的距離，構建方程組，并解算，計算出飛行器在著陸場坐標系中的位置(X,Y,Z)：
其中：d1、d2、d3和d4為飛行器到對應的信標燈(1)的距離；
構建飛行器姿態解算方程，將圖像采集裝置焦點與第一個信標燈連線，該連線在著陸場坐標系中空間指向分別繞X、Y、Z軸進行三次轉動變化，得到姿態解算方程，求解飛行器的俯仰角、航向角和滾動角：
S＝GA (2)；
通過最小二乘法解得：
A＝(GTG)-1(GTS) (6)；
根據單位時間內飛行器位置的變化，得到飛行器的速度V和速度矢量
其中：S代表信標燈在攝像機焦平面坐標系位置矩陣；
G代表信標燈在著陸場坐標系位置矩陣；
A代表攝像機焦平面坐標系和著陸場坐標系的姿態變換矩陣；
T代表對應矩陣的轉置；
Xs1、Ys1、Zs1代表第一個信標燈在攝像機焦平面坐標系中的位置；
Xs2、Ys2、Zs2代表第二個信標燈在攝像機焦平面坐標系中的位置；
Xs3、Ys3、Zs3代表第三個信標燈在攝像機焦平面坐標系中的位置；
Xs4、Ys4、Zs4代表第四個信標燈在攝像機焦平面坐標系中的位置；
T21代表姿態轉移矩陣A中第二行第一列的元素；
T31代表姿態轉移矩陣A中第三行第一列的元素；
T11代表姿態轉移矩陣A中第一行第一列的元素；
Ψ代表飛行器在著陸場坐標系中的俯仰角；
Φ代表飛行器在著陸場坐標系中的航向角；
γ代表飛行器在著陸場坐標系中的滾動角。
2.根據權利要求1所述的一種飛行器自主著陸方法，其特征在于，多個信標燈(1)不在同一直線上。
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