CN105059533A - 一种飞行器及其降落方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种飞行器及其降落方法，飞行器包括机身和机翼，所述机身包括全球定位系统、下视摄像头、局部导航模块、飞行控制器；所述全球定位系统用于：为飞行控制器提供飞行器的当前坐标；所述下视摄像头用于：同时利用可见光和近红外成像；所述飞行控制器用于：飞行器的运动控制；局部导航模块用于：当飞行器在全球定位系统的指引下到达预定目的地坐标上空后，开启下视摄像模头，使用下视摄像头捕获定位标识并获取飞行器与定位标识之间的位置和距离信息，从而为飞行控制器提供精确定位信息，使飞行控制器得以控制飞行器向定位标识飞行，直至所述飞行器距离该定位标识为预设的抓取距离范围后悬停；飞行器在距离该定位标识抓取距离范围悬停后被抓取。本发明提出了一种简单、安全、且不需要平地的降落方法，适合于在室外使用。

Description

一种飞行器及其降落方法

技术领域

本发明涉及飞行器控制领域，具体地，涉及一种飞行器及其降落方法。

背景技术

在经济全球化和电子商务的双重推动下，物流业正在从传统物流向现代物流迅速转型并成为当前物流业发展的必然趋势。在系统工程思想的指导下，以信息技术为核心，强化资源整合和物流全过程优化是现代物流的最本质特征。然而目前物流运输的主要途径是人工运输，在此过程中需要花费大量的人力物力。

另一方面，对相对隔离地区送递药物，对贫困乡村提供食物供应，对遭受自然灾害的隔离地区提供重要物资都面临着路途遥远或交通不便等困难，使得普通的物流公司难以送达。物流运输中面临着人力成本高以及交通依赖性强的困境。

为了实现各种环境的物流运输，尤其是短途快递送货，目前出现了一些利用航模飞机等飞行器送货的新思路。例如已经有公司开始提供空中蛋糕运送服务等新颖的物流快递，不仅新颖独特，也减少了快递送达的时间。

然而，飞行器最容易发生失误和事故的使用环节是降落，当垂直起降型无人飞行器处于近地面时极易发生翻机，对操作员的遥控水平要求较高，而且降落时一般需要较大面积的平坦降落面。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种飞行器及其降落方法。

根据本发明提供的一种飞行器，包括机身和机翼，所述机身包括全球定位系统、下视摄像头、局部导航模块、飞行控制器；

所述全球定位系统用于：为所述飞行控制器提供飞行器的当前坐标；

所述下视摄像头用于：同时利用可见光和近红外成像对设于地面的定位标识进行图像捕获；

所述飞行控制器用于：根据预设路线和所述飞行器的当前坐标进行飞行器的运动控制；

所述局部导航模块用于：当飞行器在所述全球定位系统的指引下到达预定目的地坐标上空后，开启所述下视摄像模头，根据所述下视摄像头捕获的定位标识信息获取飞行器与定位标识之间的位置和距离信息，从而为飞行控制器提供精确定位信息，使飞行控制器得以控制飞行器向所述定位标识飞行，直至所述飞行器距离该定位标识为预设的抓取距离范围后悬停；

飞行器在距离该定位标识抓取距离范围悬停后被抓取。

作为一种优化方案，所述局部导航模块为视觉导航装置。

作为一种优化方案，所述机身还包括设置在机身底部的机械减震台，所述下视摄像头安装在所述机械减震台上。

作为一种优化方案，所述机身还包括指示灯，所述指示灯用于在距所述定位标识为所述抓取距离范围悬停后显示指示信号。

作为一种优化方案，所述机身还包括发声电路和喇叭，在飞行器距所述定位标识为所述抓取距离范围悬停后所述发声电路通过喇叭发出指示音。

作为一种优化方案，所述机身还包括无线通信模块，所述无线通信模块用于无线接收预设信息和遥控信息后传输至所述飞行控制器；

所述预设信息包括所述目的地坐标和抓取距离范围；

所述飞行控制器还用于：

在接收到所述遥控信息的状态下，优先根据所述遥控信息进行飞行。

作为一种优化方案，所述下视摄像头包括可见光摄像头和红外摄像头。

作为一种优化方案，所述下视摄像头包括多光谱摄像头。

作为一种优化方案，所述定位标识包括：可发出或反射可见光的视觉图案标识，和发出红外光的若干个红外发光二极管。

基于同一发明构思，本发明还提出了一种飞行器降落方法，包括：

根据预设的目的地坐标飞行至目的地后对地扫描捕获定位标识信息；

根据所述定位标识信息获取飞行器与定位标识之间的位置和距离信息，

飞行控制器根据所述飞行器与定位标识之间的位置和距离信息控制飞行器向所述定位标识飞行，直至所述飞行器距离该定位标识为预设的抓取距离范围后悬停，

所述飞行器在距离该定位标识抓取距离范围悬停后被抓取，完成降落。

作为一种优化方案，所述飞行器还包括无线通信模块，在所述飞行器通过所述无线通信模块接收到遥控信息的状态下，优先根据所述遥控信息进行飞行。

定位标识由可肉眼识别的普通图像和发出红外光的红外发光二极管组成。

将下视摄像头设于减震台上是为了提高成像质量，减少模糊。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1，极大地简化了无人飞行器的降落控制，避免了无人飞行器在近地面容易发生的翻机。

2，可以在崎岖不平的地点安全地降落无人飞行器，而不需要大块平坦地势；

3，定位标识具有特殊性，可以避免无人飞行器降落至陌生人的手里；

4，红外发光二极管配合机载的红外成像功能可以实现可见光强度不足时的视觉引导降落。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。附图中：

图1是可选实施例中的一种飞行器结构示意图；

图2是可选实施例中的视觉标识示意图。

图中，1-机身，2-机翼，3-下视摄像头，4-机械减震台，5-视觉图案标识，6-红外发光二极管。

具体实施方式

下文结合附图以具体实施例的方式对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，还可以使用其他的实施例，或者对本文列举的实施例进行结构和功能上的修改，而不会脱离本发明的范围和实质。

无人飞行器例如航模、货运小飞行器等最容易发生失误和事故的使用环节是降落，当垂直起降型无人飞行器处于近地面时极易发生翻机，对操作员的遥控水平要求较高，而且降落时一般需要较大面积的平坦降落面。本发明提出了一种简单、安全、且不需要大块平地的降落方法，适合于在室外使用。

在本发明提供的一种飞行器的一种实施例中，如图1所示，一种飞行器，包括机身和机翼，所述机身包括全球定位系统、下视摄像头、局部导航模块、飞行控制器；

所述全球定位系统用于：为所述飞行控制器提供飞行器的当前坐标；

所述下视摄像头用于：同时利用可见光和近红外成像对设于地面的定位标识进行图像捕获；

所述飞行控制器用于：根据预设路线和所述飞行器的当前坐标进行飞行器的运动控制；

所述局部导航模块用于：当飞行器在所述全球定位系统的指引下到达预定目的地坐标上空后，开启所述下视摄像模头，根据所述下视摄像头捕获的定位标识信息获取飞行器与定位标识之间的位置和距离信息，从而为飞行控制器提供精确定位信息，使飞行控制器得以控制飞行器向所述定位标识飞行，直至所述飞行器距离该定位标识为预设的抓取距离范围后悬停；

飞行器在距离该定位标识抓取距离范围悬停后被抓取。

所述定位标识包括：可发出或反射可见光的视觉图案标识5，和发出红外光的若干个红外发光二极管6。用户可随身持有一个视觉标识物作为所述定位标识，用于引导飞行器降落。视觉标识物可以采用多种形式，例如一只绘有特殊图案的手套，当戴上手套并展开手掌后，即可作为视觉标识物，并且在手套表面安置红外发光二极管6可作为红外视觉标识物，如图2。视觉标识应当具有特殊性，避免无人飞行器降落至陌生人的手里。

本实施例中的抓取是指用户以手抓取，在飞行器悬停在旁边的安全距离后直接抓取。作为另一种方案，也可以是机械手臂进行抓取，实现自动化的抓取。这两种抓取都是为了避免通常飞行器降落所需要的宽广的平台，这种抓取方式实现飞行器降落可适用于短途快递运送的阳台取货等场景。

作为一种实施例,所述局部导航模块为视觉导航装置。

作为一种实施例,所述机身还包括设置在机身底部的机械减震台，所述下视摄像头安装在所述机械减震台上。将下视摄像头设于减震台上是为了减少成像模糊，提高成像质量。

作为一种实施例，所述机身还包括指示灯，所述指示灯用于在距所述定位标识为所述抓取距离范围悬停后显示指示信号。该指示灯可以有助于收货人查看悬停是否稳定，以防飞行器还在运动就进行抓取时飞行器失控摇晃。例如在飞行器停稳后，指示灯显示绿灯，收货人再抓取该飞行器则较简单，在抓取到飞行器后关闭飞行器电源按钮。

作为另一种实施例，所述机身还包括发声电路和喇叭，在飞行器距所述定位标识为所述抓取距离范围悬停后所述发声电路通过喇叭发出指示音。同样实现人性化的服务，在悬停稳定后播报类似“注意，请回收”的语音提示。

作为一种实施例，所述机身还包括无线通信模块，所述无线通信模块用于无线接收预设信息和遥控信息后传输至所述飞行控制器；

所述预设信息包括所述目的地坐标和抓取距离范围；

所述飞行控制器还用于：

在接收到所述遥控信息的状态下，优先根据所述遥控信息进行飞行。在周边图案较多，定位标识识别可能存在困难的情况下，用户用遥控器对所述飞行器进行手动遥控，直接控制其飞近降落地点，该遥控信息的优先权最高。

基于同一发明构思，本发明还提供一种飞行器降落方法，包括：

根据预设的目的地坐标飞行至目的地后对地扫描捕获定位标识信息；

根据所述定位标识信息获取飞行器与定位标识之间的位置和距离信息，

飞行控制器根据所述飞行器与定位标识之间的位置和距离信息控制飞行器向所述定位标识飞行，直至所述飞行器距离该定位标识为预设的抓取距离范围后悬停，

所述飞行器在距离该定位标识抓取距离范围悬停后被抓取，完成降落。

所述飞行器还包括无线通信模块，在所述飞行器通过所述无线通信模块接收到遥控信息的状态下，优先根据所述遥控信息进行飞行。

飞行器的降落步骤如下：

1.当飞行器收到用户的位置信息后或根据已存储的预设的用户位置信息，调整其飞行高度，确保不低于最低飞行高度，前往用户位置信息对应的目的地。

2.当飞行器到达目的地附近上空时，首先下降到降落预备高度，并开始使用下视摄像头对地扫描寻找定位标识。

3.此时，用户必须确保完整展示定位标识并使定位标识完整的出现在飞行器的下视摄像头画面中，必要时可以移动自身位置以达到这一目的。如果用户拥有一台可以操纵飞行器的遥控器，也可以使用该遥控器调整飞行器的位置以便其发现定位标识。

4.当飞行器的下视摄像头探测到定位标识时，飞行器就开始自动朝着定位标识按照预定速度下降。

5.当飞行器与定位标识之间的位置关系满足预先设定的抓取距离时，飞行器停止下降并自动悬停在当前位置。该预先设定的抓取距离必须便于用户抓取飞行器。

6.当飞行器自动确认已经稳定悬停后，利用指示灯、扩音器等方式，告知用户可以继续操作。

7.此时用户应伸手抓住飞行器的安全部位，将其捕获。

8.然后用户应使用语音命令、或按下开关按钮等方式，控制飞行器的发动机停转，完成降落。

本飞行器的优点：

1-极大地简化了无人飞行器的降落控制，避免了无人飞行器在近地面容易发生的翻机。

2-可以在崎岖不平的地点安全地降落无人飞行器，而不需要大块平坦地势。

3-定位标识具有特殊性，可以避免无人飞行器降落至陌生人的手里。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，本领域技术人员知悉，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等同替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种飞行器，包括机身和机翼，其特征在于，所述机身包括全球定位系统、下视摄像头、局部导航模块、飞行控制器；

所述全球定位系统用于：为所述飞行控制器提供飞行器的当前坐标；

所述下视摄像头用于：同时利用可见光和近红外成像对设于地面的定位标识进行图像捕获；

所述飞行控制器用于：根据预设路线和所述飞行器的当前坐标进行飞行器的运动控制；

所述局部导航模块用于：当飞行器在所述全球定位系统的指引下到达预定目的地坐标上空后，开启所述下视摄像模头，根据所述下视摄像头捕获的定位标识信息获取飞行器与定位标识之间的位置和距离信息，从而为飞行控制器提供精确定位信息，使飞行控制器得以控制飞行器向所述定位标识飞行，直至所述飞行器距离该定位标识为预设的抓取距离范围后悬停；

飞行器在距离该定位标识抓取距离范围悬停后被抓取。

2.根据权利要求1所述的飞行器，其特征在于，所述局部导航模块为视觉导航装置。

3.根据权利要求2所述的飞行器，其特征在于，所述机身还包括设置在机身底部的机械减震台，所述下视摄像头安装在所述机械减震台上。

4.根据权利要求1所述的飞行器，其特征在于，所述机身还包括指示灯，所述指示灯用于在距所述定位标识为所述抓取距离范围悬停后显示指示信号。

5.根据权利要求1所述的飞行器，其特征在于，所述机身还包括发声电路和喇叭，在飞行器距所述定位标识为所述抓取距离范围悬停后所述发声电路通过喇叭发出指示音。

6.根据权利要求1所述的飞行器，其特征在于，所述机身还包括无线通信模块，所述无线通信模块用于无线接收预设信息和遥控信息后传输至所述飞行控制器；

所述预设信息包括所述目的地坐标和抓取距离范围；

所述飞行控制器还用于：

在接收到所述遥控信息的状态下，优先根据所述遥控信息进行飞行。

7.根据权利要求1所述的飞行器，其特征在于，所述下视摄像头包括可见光摄像头和红外摄像头。

8.根据权利要求1所述的飞行器，其特征在于，所述下视摄像头包括多光谱摄像头。

9.根据权利要求1所述的飞行器，其特征在于，所述定位标识包括：可发出或反射可见光的视觉图案标识，和发出红外光的若干个红外发光二极管。

10.一种飞行器降落方法，其特征在于，包括：

根据预设的目的地坐标飞行至目的地后对地扫描捕获定位标识信息；

根据所述定位标识信息获取飞行器与定位标识之间的位置和距离信息，

飞行控制器根据所述飞行器与定位标识之间的位置和距离信息控制飞行器向所述定位标识飞行，直至所述飞行器距离该定位标识为预设的抓取距离范围后悬停，

所述飞行器在距离该定位标识抓取距离范围悬停后被抓取，完成降落。

11.根据权利要求10所述的一种飞行器降落方法，其特征在于，所述飞行器还包括无线通信模块，在所述飞行器通过所述无线通信模块接收到遥控信息的状态下，优先根据所述遥控信息进行飞行。