[發(fā)明專利]一種用于低空航空器的自主停機(jī)裝置和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010035708.6
• 申請日: 2020-01-14
• 公開（公告）號: CN111414001B
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉浩然;樊慧津;劉磊;王博
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 李智

1.一種用于低空航空器的自主停機(jī)裝置，其特征在于，所述裝置固定于航空器底部，該裝置包括：激光雷達(dá)、攝像部件和控制器；

激光雷達(dá)，用于獲取航空器到停機(jī)坪的距離信息；

攝像部件，用于對停機(jī)坪及周邊障礙物進(jìn)行檢測，獲取停機(jī)坪及周邊障礙物的圖像信息；所述攝像部件對角線視角不小于75度，其檢測距離不小于航空器最大飛行高度；

控制器，用于根據(jù)激光雷達(dá)采集到的距離信息和攝像部件采集到的圖像信息，確定航空器的可行停機(jī)區(qū)域，實(shí)現(xiàn)航空器安全、準(zhǔn)確、自主停機(jī)；所述控制器包括圖像處理單元、融合單元、校正單元、預(yù)警單元、停機(jī)單元：

圖像處理單元，用于對攝像部件獲取到的圖像信息的背景、亮度、對比度、角度進(jìn)行調(diào)整，增強(qiáng)圖片質(zhì)量，利用前部卷積層提取質(zhì)量增強(qiáng)后圖片的顏色、亮度、邊緣特征，利用后部卷積層提取質(zhì)量增強(qiáng)后圖片的高層語義特征，實(shí)現(xiàn)停機(jī)坪的實(shí)時(shí)檢測與周圍障礙物的檢測、識別與分類，得到停機(jī)坪圖像和周邊障礙物圖像；

融合單元，用于對激光雷達(dá)的距離信息與圖像處理單元輸出的停機(jī)坪圖像和周邊障礙物圖像進(jìn)行融合，獲取停機(jī)坪和周邊障礙物的實(shí)際尺寸；

校正單元，用于利用停機(jī)坪實(shí)際尺寸，獲取航空器的可行停機(jī)區(qū)域，通過改變航空器的位置，使停機(jī)坪圖像中心與目標(biāo)停機(jī)區(qū)域中心相對誤差max{Δh_p,Δh_w}滿足：

Δh_p≤(e·p_h)/(2H tanθ/2)；

Δh_w≤(e·p_w)/(2H tanθ/2)；

其中，Δh_p、Δh_w為不同方向上停機(jī)坪圖像中心與目標(biāo)停機(jī)區(qū)域中心的相對誤差，e為停機(jī)精度，p_h，p_w為攝像部件采集圖像的像素高度與寬度，H為飛行高度，θ為攝像部件對角線視角大小；

預(yù)警單元，用于根據(jù)周邊障礙物圖像實(shí)際尺寸，獲取航空器的不可行停機(jī)區(qū)域并進(jìn)行預(yù)警；

停機(jī)單元，用于當(dāng)航空器的飛行高度不超過最大飛行高度時(shí)，根據(jù)航空器的可行停機(jī)區(qū)域，經(jīng)過下降、轉(zhuǎn)平、停機(jī)三個(gè)過程實(shí)現(xiàn)航空器的自主停機(jī)，其中，轉(zhuǎn)平高度為100米；當(dāng)航空器的飛行高度超過最大飛行高度，將高度降至最大飛行高度以下，再進(jìn)行停機(jī)運(yùn)動(dòng)。

2.如權(quán)利要求1所述的一種用于低空航空器的自主停機(jī)裝置，其特征在于，激光雷達(dá)為多線激光雷達(dá)或單線激光雷達(dá)。

3.如權(quán)利要求1所述的一種用于低空航空器的自主停機(jī)裝置，其特征在于，對激光雷達(dá)的距離信息與圖像處理單元輸出的停機(jī)坪圖像和周邊障礙物圖像進(jìn)行融合，獲取停機(jī)坪和周邊障礙物的實(shí)際尺寸，具體為：通過以下公式對停機(jī)坪圖像和周邊障礙物圖像進(jìn)行融合，得到停機(jī)坪和周邊障礙物的實(shí)際尺寸；

h_T＝(2Hh_p tanθ/2)/p_h

w_T＝(2Hw_p tanθ/2)/p_w

其中，h_T，w_T為停機(jī)坪或周邊障礙物的實(shí)際高度與寬度，h_p，w_p為停機(jī)坪圖像或周邊障礙物圖像的像素高度與寬度。

4.如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的一種用于低空航空器的自主停機(jī)裝置，其特征在于，所述裝置還包括：機(jī)殼和底座；所述底座為四方體支架結(jié)構(gòu)；所述機(jī)殼為空心四方體結(jié)構(gòu)，且其內(nèi)部設(shè)置有H型結(jié)構(gòu)的安裝框架；激光雷達(dá)固定在安裝框架上，機(jī)殼固定在底座上方。

5.如權(quán)利要求4所述的一種用于低空航空器的自主停機(jī)裝置，其特征在于，所述裝置還包括備用電源、穩(wěn)壓模塊、存儲(chǔ)模塊和顯示模塊，分別通過安裝框架固定在機(jī)殼內(nèi)部。