[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于視覺(jué)的無(wú)人機(jī)機(jī)庫(kù)多階段精確降落方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110797653.7
• 申請(qǐng)日: 2021-07-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113377118A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-09-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 金云峰;鄭恩輝
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)計(jì)量大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G05D1/06
• 分類(lèi)號(hào): G05D1/06
• 代理公司: 杭州求是專(zhuān)利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 林超

1.一種基于視覺(jué)的無(wú)人機(jī)機(jī)庫(kù)多階段精確降落方法，其特征為，包括以下步驟：無(wú)人機(jī)飛至機(jī)庫(kù)上方的空域，機(jī)庫(kù)的停機(jī)坪上布置有無(wú)人機(jī)機(jī)庫(kù)降落標(biāo)志，并開(kāi)始通過(guò)無(wú)人機(jī)的機(jī)載攝像機(jī)向下俯視采集圖像，根據(jù)圖像實(shí)時(shí)控制進(jìn)行自主降落：

第一階段，通過(guò)圖像識(shí)別獲得降落標(biāo)志中的正方形，根據(jù)正方形來(lái)調(diào)整無(wú)人機(jī)的水平位置，調(diào)整后進(jìn)行下降降落；隨著無(wú)人機(jī)高度下降，圖像內(nèi)不能完整捕捉到正方形，此時(shí)進(jìn)入無(wú)人機(jī)機(jī)庫(kù)自主降落第二階段；

第二階段，識(shí)別降落標(biāo)志中的同心圓和航向角參考線，根據(jù)同心圓調(diào)整無(wú)人機(jī)的水平位置，根據(jù)航向角參考線調(diào)整無(wú)人機(jī)的航向，調(diào)整后繼續(xù)進(jìn)行降落；當(dāng)無(wú)人機(jī)降落到預(yù)設(shè)的高度閾值以下時(shí)，不再調(diào)整無(wú)人機(jī)的水平位置和航向，直接降落，直至無(wú)人機(jī)降落至機(jī)庫(kù)的停機(jī)坪上。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于視覺(jué)的無(wú)人機(jī)機(jī)庫(kù)多階段精確降落方法，其特征為：所述的無(wú)人機(jī)機(jī)庫(kù)降落標(biāo)志主要由正方形、兩個(gè)同心圓組成，兩個(gè)同心圓均布置在正方形的正中央且同心布置，兩個(gè)同心圓直徑大小不同，較小的同心圓劃分為兩個(gè)半圓；兩個(gè)半圓的填色不同，其中一個(gè)半圓和兩個(gè)同心圓之間圓環(huán)的填色相同，另一個(gè)半圓和正方形的填色相同。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于視覺(jué)的無(wú)人機(jī)機(jī)庫(kù)多階段精確降落方法，其特征為：所述的正方形為黑色，兩個(gè)同心圓之間的圓環(huán)采用白色，同心圓由一個(gè)黑色半圓和一個(gè)白色半圓構(gòu)成，黑色半圓和白色半圓之間形成一條黑白分明的分界線作為航向角參考線。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于視覺(jué)的無(wú)人機(jī)機(jī)庫(kù)多階段精確降落方法，其特征為：所述的第一階段中，根據(jù)正方形來(lái)調(diào)整無(wú)人機(jī)的水平位置，具體為：

通過(guò)圖像識(shí)別檢測(cè)到正方形的質(zhì)心位置C₁(u_square，v_square)，并將質(zhì)心位置C₁的坐標(biāo)值與圖像的中心點(diǎn)P₀(u₀，v₀)對(duì)應(yīng)坐標(biāo)值進(jìn)行運(yùn)算得到圖像平面坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值P_i(x_i，y_i)作為無(wú)人機(jī)中心與降落標(biāo)志中心在像平面坐標(biāo)系中的偏差，

然后按照以下公式計(jì)算得到無(wú)人機(jī)實(shí)際的位置偏差X_error和Y_error：

式中，H為無(wú)人機(jī)的飛行高度，f為無(wú)人機(jī)的機(jī)載攝像頭的焦距；

最后通過(guò)無(wú)人機(jī)實(shí)際的位置偏差X_error和Y_error來(lái)調(diào)整無(wú)人機(jī)的水平位置使得無(wú)人機(jī)回中。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于視覺(jué)的無(wú)人機(jī)機(jī)庫(kù)多階段精確降落方法，其特征為：所述的第二階段中，根據(jù)同心圓調(diào)整無(wú)人機(jī)的水平位置，根據(jù)航向角參考線調(diào)整無(wú)人機(jī)的航向，具體為：

通過(guò)圖像識(shí)別檢測(cè)到同心圓的質(zhì)心位置C₂，并將同心圓的質(zhì)心位置C₂的坐標(biāo)值與圖像的中心點(diǎn)P₀(u₀，v₀)對(duì)應(yīng)坐標(biāo)值進(jìn)行運(yùn)算得到無(wú)人機(jī)中心與降落標(biāo)志中心在像平面坐標(biāo)系中的偏差，再計(jì)算得到無(wú)人機(jī)實(shí)際的位置偏差，進(jìn)而調(diào)整無(wú)人機(jī)的水平位置使得無(wú)人機(jī)回中；

同時(shí)通過(guò)圖像識(shí)別檢測(cè)到同心圓的較小圓中的航向角參考線，獲得降落標(biāo)志的航向角，計(jì)算無(wú)人機(jī)的航向角和降落標(biāo)志的航向角之間的偏差，進(jìn)而調(diào)整無(wú)人機(jī)的航向角。