CN105843242A - 无人船舰载平台的无人机图像引导降落方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种无人船舰载平台的无人机图像引导降落方法，在无人机上安装相互连接的机载控制器和图像扫描仪，图像扫描仪位于无人机底部，在无人船上安装相互连接舰载控制器和图像显示屏，图像显示屏位于舰载平台上，机载控制器和舰载控制器之间可以交互信息，当机载控制器接收到自动降落指令后，通过图像引导降落方法实现无人机准确降落到无人船舰载平台上。该方法能克服无人船舰载平台的晃动，将无人机安全可靠的引导降落在目标区域。
Description
技术领域
本发明涉及一种无人机降落方法，具体涉及一种无人船舰载平台的无人机图像引导降落方法。
背景技术
无人船在未来水域应用前景广阔，但是其垂向机动作业功能有限，需要携带无人机进行功能性补充。目前大多数舰载无人机降落过程需要近距离人工遥控完成，不适于无人船携带无人机远洋工作情景，尤其如何将无人机自动降落到无人船舰载平台上尚无先例。常规的无人机引导降落方法（GPS引导）在陆地目标区域效果良好，但难以适应晃动的无人船舰载系统，因为最后阶段目标区域存在横纵摇动，并有信息误差的存在，无法实现无人机精准降落，而且也无法在不同高度和速度进行精确指导。
发明内容
本发明目的在于提供一种无人船舰载平台的无人机图像引导降落方法，该方法能克服无人船舰载平台的晃动，将无人机安全可靠的引导降落在目标区域。
本发明所采用的技术方案是：
一种无人船舰载平台的无人机图像引导降落方法，在无人机上安装（通过线缆）相互连接的机载控制器和图像扫描仪，图像扫描仪位于无人机（中心轴）底部，在无人船上安装（通过线缆）相互连接舰载控制器和图像显示屏，图像显示屏位于舰载平台上，机载控制器和舰载控制器之间可以（通过各自的无线板卡）交互信息，当机载控制器接受到降落指令后，步骤如下：
1）舰载控制器调节图像显示屏为大号图形；
2）图像扫描仪接收大号图形的图像信息并传送给机载控制器；
3）机载控制器解析图像数据，得到图像详细信息，包括大小、坐标和角度；
4）机载控制器根据图像详细信息计算出无人机相对舰载平台的姿态信息，并得到偏差量，包括水平偏移量、偏航角、高度，实时传送给舰载控制器；
5）机载控制器根据姿态信息和偏差量生成动作指令，调整无人机位置，使其（快速）靠近舰载平台；
6）舰载控制器实时读取高度信息，当高度低于大号阈值时，调节图像显示屏为中号图形，并给机载控制发指令提示图像显示屏为中号图形；
7）图像扫描仪接收中号图形的图像信息，并传送给机载控制器；
8）机载控制器解析图像数据，得到图像详细信息，包括大小、坐标和角度；
9）机载控制器根据图像详细信息计算出无人机相对舰载平台的姿态信息，并得到偏差量，包括水平偏移量、偏航角、高度，实时传送给舰载控制器；
10）机载控制器根据姿态信息生成动作指令，调整无人机位置，使其（中速）靠近舰载平台；
11）舰载控制器实时读取高度信息，当高度低于中号阈值时，调节图像显示屏为小号图形，并给机载控制器发指令提示图像显示屏为小号图形；
12）图像扫描仪接收小号图形的图像信息，并传送给机载控制器；
13）机载控制器解析图像数据，得到图像详细信息，包括大小、坐标和角度；
14）机载控制器根据图像详细信息计算出无人机相对舰载平台的姿态信息，并得到偏差量，包括水平偏移量、偏航角、高度，实时传送给舰载控制器；
15）机载控制器根据姿态信息生成动作指令，调整无人机位置，使其（缓慢）靠近舰载平台，直至无人机准确降落到无人船舰载平台上（偏差量在允许范围内），向舰载控制器发送结束引导指令；
16）舰载控制器接到引导结束指令后，停止引导。
进一步地，大号图形、中号图形和小号图形均为网格状且网格逐渐变多、变小，相邻网格之间采用不同颜色的色块进行区分。
进一步地，图像扫描仪的扫描中心垂直向下，以正负10到20度的扫描范围向下搜索图像。
进一步地，无人机从高到低每次降落速度依次减小。
进一步地，图像显示屏为LED电子显示屏。
本发明有益效果是：
1.无人船舰载平台的图像为可调，为无人机不同高度扫描提供了便利，使其适应于降落于更小的舰载平台；舰载控制器和机载控制器协调工作，确保机头和船头方向的一致，引导无人机精准降落到紧固平台上；无人机通过三次引导调整飞行姿态和降落位置，克服了舰载平台不稳定晃动，抵消舰载平台的横摇和纵摇，提高无人机降落的安全性。
2.采用简单的网格状，便于扫描分析；网格通过色块区分，便于识别；图像依次被分隔为更小的网格，高度越低则定位信息越详细。
3.无人机根据可以图像分辨率实时调整飞行速度（从高到低每次降落速度依次减小，即，分辨率越高、速度越慢），使其更加快速和更加精准的降落于无人船舰载平台上，便于后续充电等操作，降落时不会剧烈撞击。
4.LED电子显示屏亮度和颜色可调节，适用于多种降落状况（如，白天、多雾等天气）。
附图说明
图1是无人机降落于无人船舰载平台的示意图。
图2是本发明的方法流程图。
图3是本发明中用到的大号图形。
图4是本发明中用到的中号图形。
图5是本发明中用到的小号图形。
图中：1-无人船；2-无人机；3-图像扫描仪；4-图像显示屏；5-舰载平台；6-机载控制器；7-舰载控制器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
一种无人船舰载平台的无人机图像引导降落方法，如图1所示，在无人机2上安装（通过线缆）相互连接的机载控制器6和图像扫描仪3，图像扫描仪3位于无人机2（中心轴）底部，在无人船1上安装（通过线缆）相互连接舰载控制器7和图像显示屏4，图像显示屏4位于舰载平台5上，机载控制器6和舰载控制器7之间可以（通过各自的无线板卡）交互信息，如图2所示，当机载控制器6接受到降落指令后（本实施例中，当无人机2距离舰载平台5高度小于5m时，机载控制器6接收到降落指令），步骤如下：
1）舰载控制器7调节图像显示屏4为大号图形；
2）图像扫描仪3接收大号图形的图像信息并传送给机载控制器6；
3）机载控制器6解析图像数据，得到图像详细信息，包括大小、坐标和角度；
4）机载控制器6根据图像详细信息计算出无人机2相对舰载平台5的姿态信息，并得到偏差量，包括水平偏移量、偏航角、高度，实时传送给舰载控制器7；
5）机载控制器6根据姿态信息和偏差量生成动作指令，调整无人机2位置，使其（快速）靠近舰载平台5；
6）舰载控制器7实时读取高度信息，当高度低于大号阈值时，调节图像显示屏4为中号图形，并给机载控制发指令提示图像显示屏4为中号图形；
7）图像扫描仪3接收中号图形的图像信息，并传送给机载控制器6；
8）机载控制器6解析图像数据，得到图像详细信息，包括大小、坐标和角度；
9）机载控制器6根据图像详细信息计算出无人机2相对舰载平台5的姿态信息，并得到偏差量，包括水平偏移量、偏航角、高度，实时传送给舰载控制器7；
10）机载控制器6根据姿态信息生成动作指令，调整无人机2位置，使其（中速）靠近舰载平台5；
11）舰载控制器7实时读取高度信息，当高度低于中号阈值时，调节图像显示屏4为小号图形，并给机载控制器6发指令提示图像显示屏4为小号图形；
12）图像扫描仪3接收小号图形的图像信息，并传送给机载控制器6；
13）机载控制器6解析图像数据，得到图像详细信息，包括大小、坐标和角度；
14）机载控制器6根据图像详细信息计算出无人机2相对舰载平台5的姿态信息，并得到偏差量，包括水平偏移量、偏航角、高度，实时传送给舰载控制器7；
15）机载控制器6根据姿态信息生成动作指令，调整无人机2位置，使其（缓慢）靠近舰载平台5，直至无人机2准确降落到无人船1舰载平台5上（偏差量在允许范围内），向舰载控制器7发送结束引导指令；
16）舰载控制器7接到引导结束指令后，停止引导。
无人船舰载平台5的图像为可调，为无人机2不同高度扫描提供了便利，使其适应于降落于更小的舰载平台5；舰载控制器7和机载控制器6协调工作，确保机头和船头方向的一致，引导无人机2精准降落到紧固平台上；本引导降落方法能使无人机2克服舰载平台5不稳定晃动，抵消舰载平台5的横摇和纵摇，提高无人机2降落的安全性。
如图3至图5所示，在本实施例中，大号图形、中号图形和小号图形均为网格状且网格逐渐变多、变小，相邻网格之间采用不同颜色的色块进行区分。采用简单的网格状，便于扫描分析；网格通过色块区分，便于识别；图像依次被分隔为更小的网格，高度越低则定位信息越详细。
在本实施例中，图像扫描仪3的扫描中心垂直向下，以正负10到20度的扫描范围向下搜索图像。
在本实施例中，无人机2从高到低每次降落速度依次减小。无人机2根据可以图像分辨率实时调整飞行速度（从高到低每次降落速度依次减小，即，分辨率越高、速度越慢），使其更加快速和更加精准的降落于无人船1舰载平台5上，便于后续充电等操作，降落时不会剧烈撞击。
如图1所示，在本实施例中，图像显示屏4为LED电子显示屏。LED电子显示屏亮度和颜色可调节，适用于多种降落状况（如，白天、多雾等天气）。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (5)
1.一种无人船舰载平台的无人机图像引导降落方法，其特征在于：在无人机上安装相互连接的机载控制器和图像扫描仪，图像扫描仪位于无人机底部，在无人船上安装相互连接舰载控制器和图像显示屏，图像显示屏位于舰载平台上，机载控制器和舰载控制器之间可以交互信息，当机载控制器接受到降落指令后，步骤如下，
1）舰载控制器调节图像显示屏为大号图形；
2）图像扫描仪接收大号图形的图像信息并传送给机载控制器；
3）机载控制器解析图像数据，得到图像详细信息，包括大小、坐标和角度；
4）机载控制器根据图像详细信息计算出无人机相对舰载平台的姿态信息，并得到偏差量，包括水平偏移量、偏航角、高度，实时传送给舰载控制器；
5）机载控制器根据姿态信息和偏差量生成动作指令，调整无人机位置，使其靠近舰载平台；
6）舰载控制器实时读取高度信息，当高度低于大号阈值时，调节图像显示屏为中号图形，并给机载控制发指令提示图像显示屏为中号图形；
7）图像扫描仪接收中号图形的图像信息，并传送给机载控制器；
8）机载控制器解析图像数据，得到图像详细信息，包括大小、坐标和角度；
9）机载控制器根据图像详细信息计算出无人机相对舰载平台的姿态信息，并得到偏差量，包括水平偏移量、偏航角、高度，实时传送给舰载控制器；
10）机载控制器根据姿态信息生成动作指令，调整无人机位置，使其靠近舰载平台；
11）舰载控制器实时读取高度信息，当高度低于中号阈值时，调节图像显示屏为小号图形，并给机载控制器发指令提示图像显示屏为小号图形；
12）图像扫描仪接收小号图形的图像信息，并传送给机载控制器；
13）机载控制器解析图像数据，得到图像详细信息，包括大小、坐标和角度；
14）机载控制器根据图像详细信息计算出无人机相对舰载平台的姿态信息，并得到偏差量，包括水平偏移量、偏航角、高度，实时传送给舰载控制器；
15）机载控制器根据姿态信息生成动作指令，调整无人机位置，使其靠近舰载平台，直至无人机准确降落到无人船舰载平台上，向舰载控制器发送结束引导指令；
16）舰载控制器接到引导结束指令后，停止引导。
2.如权利要求1所述的无人船舰载平台的无人机图像引导降落方法，其特征在于：大号图形、中号图形和小号图形均为网格状且网格依次变多、变小，相邻网格之间采用不同颜色的色块进行区分。
3.如权利要求1所述的无人船舰载平台的无人机图像引导降落方法，其特征在于：扫描仪的扫描中心垂直向下，以正负10到20度的扫描范围向下搜索图像。
4.如权利要求1所述的无人船舰载平台的无人机图像引导降落方法，其特征在于：无人机从高到低每次降落速度依次减小。
5.如权利要求1所述的无人船舰载平台的无人机图像引导降落方法，其特征在于：图像显示屏为LED电子显示屏。
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