[發明專利]一種仿猛禽注意力分配的無人機/艇精準自主起降方法

有效

• 申請號: 202110244856.3
• 申請日: 2021-03-05
• 公開（公告）號: CN112987765B
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發明（設計）人: 段海濱;徐小斌;鄧亦敏;魏晨;吳江;周銳
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G05D1/06
• 分類號: G05D1/06;G05D1/02
• 代理公司: 北京慧泉知識產權代理有限公司 11232
• 代理人: 王順榮;唐愛華

本發明公開一種仿猛禽注意力分配的無人機/艇精準自主起降方法，包括：步驟一：自主起降區域合作目標設計；步驟二：獲取圖像的布爾特征圖步驟三：仿猛禽注意力分配機制建模；步驟四：基于仿猛禽注意力分配機制的無人艇合作目標識別；步驟五：無人機自主降落到無人艇上的策略選擇；步驟六：無人機/艇起降時的相對位姿估計；及判斷是否降落成功。本發明方法提高了合作目標區域及標識點的檢測效率及準確性；系統框架以及流程合理、高效，能夠滿足無人機在無人艇上自主起降的任務要求；提高了視覺導航的穩定性和抗干擾能力。

技術領域

本發明是一種基于生物視覺的無人機/艇精準自主起降研究方法，尤其是一種仿猛禽注意力分配的無人機/艇精準自主起降方法，屬于無人機自主導航與控制領域。

背景技術

隨著經濟發展及未來戰爭的需要，海上活動逐漸呈現出高密度、多元化、立體化的發展趨勢。智能化產品及裝備在人工智能及自動化技術發展的浪潮中應運而生，更多任務繁雜、危險系數高的工作逐漸被智能化平臺所取代。在未來在多元化的海空環境下，無人機/艇協同作業將成為海上戰爭、海洋捕撈、生物保護、環境監測、基礎地理空間信息采集等任務的一把利刃。

無人機(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)是一種配置靈活、戰場生存能力強的作業工具，因其速度快、小巧靈活、隱蔽性好、感知能力強、視野范圍廣等優勢，在海陸空各個領域被廣泛應用。但是無人機受續航時間短的約束，使得無人機只能在特定的時間內完成指定任務。無人艇(Unmanned Surface Vehicles,USV)具有體積小、速度高、成本低及續航能力強等優點。然而，無人艇存在搜索范圍小、通信距離近的問題。如果可以將無人機與無人艇各自的優勢結合起來，不僅能夠擴大搜索范圍，還可以延長續航時間，大大提升復雜任務的執行能力。無人機/艇精準自主起降技術是保障無人機在無人艇上精準停靠和能源補給的基本保障，也是無人機/艇在最短時間能能夠獲得最大效益的前提基礎。

面對復雜多變的海面環境，無人機/艇自主起降更易受到海浪、海風等因素的影響，大大增加了無人機/無人艇的自主起降的難度。傳統的導航方式主要包括全球定位系統(Global Positioning System,GPS)導航、慣性導航、組合導航等。GPS導航是常用的導航方式，具有全球全天候定位、觀測時間短等優點，但GPS所使用的衛星受到美國軍方的控制。慣性導航完全依賴載體上的設備完成自主導航任務，具有隱蔽性好和不受外界條件限制的優勢，但加速度及精度和誤差積累較嚴重。超聲波定位導航具有成本低廉、精度高的優點，但容易受天氣、周圍環境及障礙物陰影、表面粗糙等外界環境的影響。組合導航系統將多種導航系統的信息相結合，導航精度比單一的導航系統精度高，但若不能及時正確判斷并隔離出現故障的系統，會影響到其他導航系統的導航性能。所以，傳統的導航方式由于受外界電磁信號的干擾及傳感器自身的誤差積累，難以滿足海上無人機/艇精準自主起降的要求。視覺導航采用被動工作方式，其設備簡單、不依靠外接設備，應用范圍較廣。仿生視覺導航是計算機視覺領域中一個新的重要分支，具有對天氣要求較低、不借助傳感器及衛星系統等外部設備、隱蔽性強及抗干擾能力強等優勢，具有較大的發展潛力。仿生視覺技術的發展為無人機/艇精準自主起降的視覺系統設計提供了新的思路。