[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

本發明公開了一種飛行器自主著陸方法，采用基于雙目視覺飛行器自主著陸裝置，兩個圖像采集裝置同步實時采集多個信標燈在各自視場中的圖片，得出信標燈在兩個光學視場中的實時位置，以激光高度計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。使用該自主著陸裝置對預著陸場的條件沒有限制，降低了對技術人員的依賴。

技術領域

本發明屬于飛行器控制技術領域，具體涉及基于雙目視覺飛行器自主著陸裝置。

背景技術

飛行器通常采用傘降和遙控滑跑著陸方式回收。傘降會對飛行器造成較大損傷，嚴重影響后續使用。滑跑著陸需要專業人員完成，無論是技術人員培養還是實際使用都是一個漫長的過程，過高的技術門檻嚴重制約了飛行器的應用范圍和行業發展。國內外飛行器的自主著陸控制基本上是依靠機場導引雷達，機載差分GPS設備、應答機等共同作用實現。地面設施昂貴，靈活性差。而對于航母這樣的運動平臺，無論載人機還是飛行器的著陸，基本靠菲涅爾光學助降系統在人工的操作或干預下實現著陸。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術的不足，提供一種基于雙目視覺飛行器自主著陸裝置，采用該著陸裝置對預著陸場的條件是靜止或者運動沒有限制，且降低了對技術人員的依賴程度。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是，一種飛行器自主著陸方法，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、兩個圖像采集裝置和激光高度計，兩個圖像采集裝置通過控制器相連接；多個信標燈用于布設于著陸場的跑道兩側；兩個圖像采集裝置和激光高度計均用于放置在飛行器上；

兩個圖像采集裝置同步實時采集多個信標燈在各自視場中的圖片，得出信標燈在兩個光學視場中的實時位置，以激光高度計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。

進一步地，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)：

(X-X₁)²+(Y-Y₁)²+(Z-Z₁)²＝d₁²

(X-X₂)²+(Y-Y₂)²+(Z-Z₂)²＝d₂²