[發明專利]基于閃爍點光源和計算機視覺的多旋翼無人機精準降落方法

在審

• 申請號: 202210310313.1
• 申請日: 2022-03-28
• 公開（公告）號: CN114706420A
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發明（設計）人: 吳紹根;張兵;古凌嵐;吳嘉輝;張寺寧;張光旭;姚世東;蘇國明
• 申請（專利權）人: 廣東輕工職業技術學院;廣東鴻源智能科技有限公司
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10
• 代理公司: 廣州知友專利商標代理有限公司 44104
• 代理人: 侯莉

本發明公開了一種基于閃爍點光源和計算機視覺的多旋翼無人機精準降落方法，S1、在目標降落點安裝閃爍點光源；S2、在多旋翼無人機上安裝相機和雷達；S3、當無人機到達距離目標降落點的預設高度時，啟動雷達和相機；S4、將拍攝到的圖像轉化為黑白二值化圖像，做兩兩減法運算得到差值結果圖像，從差值結果圖像中找到目標差值結果圖像；S5、計算目標差值結果圖像中所有白色點的中心點在圖像中的坐標位置；S6、建立無人機所在位置與目標降落點位置的關系模型，計算無人機在水平x方向和豎直y方向的移動距離使無人機位于目標降落點正上方，控制無人機降落至目標降落點。本發明可提高多旋翼無人機降落精度，使無人機的降落位置滿足要求。

技術領域

本發明屬于多旋翼無人機降落技術，特別涉及一種基于閃爍點光源和計算機視覺的多旋翼無人機精準降落方法。

背景技術

多旋翼無人機的精準降落技術，是為了解決多旋翼無人機自身的基于GPS定位點降落時誤差偏大的問題。一般情況下，由于GPS定位的誤差問題，多旋翼無人機自身的基于GPS定位的降落技術，落地誤差可能達到半徑3米甚至更大。而在一些應用中，需要多旋翼無人機的降落點距離實際降落點的誤差必須控制在指定的范圍內，例如誤差半徑為0.2米。下文中，所提及的精準降落就是指降落點誤差半徑必須控制在指定范圍內的降落技術。

需要多旋翼無人機精準降落的應用場景很多，一個典型的應用就是多旋翼無人機全自動化飛行任務的管理。在這種飛行任務全自動管理應用中，無人機用戶可以先使用軟件，例如在無人機的遙控器上設置飛行航點、航線，以及在每個航點所需進行任務，然后設定無人機的降落地點的GPS坐標。之后，無人機按照設定的航點、航線執行任務，一旦執行任務完畢，無人機自動返航到設定的GPS坐標位置。為了配合地面無人機自動管理系統的工作，例如通過智能機器人將無人機收納到停機艙內，或為無人機自動換電池等，需要縮小無人機實際降落點與目標降落地點之間的誤差距離，要求無人機精準降落在預設的位置，且誤差必須滿足指定的需求。

因此，需要多旋翼無人機精準降落技術控制無人機的降落位置滿足要求。

發明內容

本發明的目的在于提供一種提高多旋翼無人機降落精度的基于閃爍點光源和計算機視覺的多旋翼無人機精準降落方法。

本發明的目的通過如下的技術方案來實現：一種基于閃爍點光源和計算機視覺的多旋翼無人機精準降落方法，具體包括以下步驟：

S1、在目標降落點安裝閃爍點光源；

S2、在多旋翼無人機上安裝相機和雷達，其中，相機位于無人機底面中心位置；

S3、當無人機到達距離目標降落點的預設高度時，啟動雷達檢測無人機距離目標降落點的高度，并同時啟動相機拍攝目標降落點的圖像，且相機在一個拍攝周期內拍攝得到至少一張閃爍點光源處于點亮狀態的圖像和至少一張閃爍點光源處于熄滅狀態的圖像；

S4、將拍攝得到的圖像轉化為黑白二值化圖像，并做兩兩減法運算得到差值結果圖像，差值結果圖像中的白色點代表目標降落點，從差值結果圖像中找到白色點最多的圖像作為目標差值結果圖像；

S5、計算目標差值結果圖像中所有白色點的中心點在圖像中的坐標位置，該坐標位置即為目標降落點的位置；

S6、建立無人機所在位置與目標降落點位置的關系模型，根據該關系模型計算無人機在水平x方向和豎直y方向的移動距離以使無人機位于目標降落點的正上方，再控制無人機降落至目標降落點。

本發明可以提高多旋翼無人機降落精度，使無人機的降落位置滿足要求，且本發明使用閃爍點光源引導無人機著陸，具有較好的抗干擾能力。另外，本發明實現簡單，適用范圍廣，可以應用于多種多旋翼無人機的精準降落。

本發明所述閃爍點光源位于目標降落點的中心點位置，或者以目標降落點的中心點位置為中心，圍繞此中心安裝多個閃爍點光源，以克服單光源失效問題。