CN105867409A - 一种无人机空中对接方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及无人机领域，尤其涉及一种无人机空中对接方法及系统，具体为：第二无人机通过设置在第一无人机上的GPS模块可以获取到第一无人机的定位信息，通过该定位信息可以实现第二无人机与第一无人机的粗对准，由于GPS模块的精度有限，无法实现精准对位，因此在第二无人机上设置红外摄像头，在第一无人机上设置红外发光二极管，通过图像识别实现精对准，精对准后通过强磁铁进行对接。经过粗对准和精对准来提高两架无人机在空中对接时的精确度，通过强磁铁对接或分离较为方便。

Description

一种无人机空中对接方法及系统

技术领域

本发明涉及无人机领域，尤其涉及一种无人机空中对接方法及系统。

背景技术

目前无人机用于双目视觉的一般需要比较宽机体，为了测量较远的深度，需要双目视觉中的两个摄像头之间有较大的距离，然而这种无人机难以通过较狭窄的地方。

现有技术中采用GPS模块进行定位，实现两架无人机在空中对接，然而GPS模块的精度有限，无法实现精确的对接，因此，需要一种两架无人机在空中能够精确对接的方法及系统。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种两架无人机在空中能够精确对接的方法及系统。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种无人机空中对接方法，包括：

第二无人机获取第一无人机的定位信息并根据所述定位信息与第一无人机进行粗对准；

第二无人机上的红外摄像头捕捉所述第一无人机上的红外发光二极管发出的红外光信号得到图像；

第二无人机识别捕捉到的图像中红外发光二极管的位置；

第二无人机进行移动，进行精对准，使红外发光二极管位于图像的中央位置；

精对准后，第一无人机和第二无人机上通过强磁铁进行对接。

本发明还提供了第二技术方案为：

一种无人机空中对接系统，包括：第一无人机和第二无人机；所述第一无人机包括GPS模块、红外发光二极管和强磁铁；所述第二无人机包括红外摄像头、控制器和强磁铁；

所述GPS模块，用于获取第一无人机的定位信息；

所述红外发光二极管，用于发出红外光信号；

所述红外摄像头，用于捕捉所述第一无人机上的红外发光二极管发出的红外光信号得到图像，并识别捕捉到的图像中红外发光二极管的位置；

所述控制器，用于控制第二无人机进行移动，进行精对准，使红外发光二极管位于图像的中央位置；

所述第一无人机的强磁铁，用于与第二无人机的强磁铁进行对接。

本发明的有益效果在于：第二无人机通过设置在第一无人机上的GPS模块可以获取到第一无人机的定位信息，通过该定位信息可以实现第二无人机与第一无人机的粗对准，由于GPS模块的精度有限，无法实现精准对位，因此在第二无人机上设置红外摄像头，在第一无人机上设置红外发光二极管，通过图像识别实现精对准，精对准后通过强磁铁进行对接。经过粗对准和精对准来提高两架无人机在空中对接时的精确度，通过强磁铁对接或分离较为方便。

附图说明

图1为本发明的一种无人机空中对接方法的步骤流程图。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

本发明最关键的构思在于：通过无人机上的GPS模块进行粗对准以及通过红外摄像头与红外发光二极管的图像识别技术进行精对准，经过粗对准和精对准来提高两架无人机在空中对接时的精确度。

请参照图1，本发明提供的一种无人机空中对接方法，包括：

第二无人机获取第一无人机的定位信息并根据所述定位信息与第一无人机进行粗对准；

第二无人机上的红外摄像头捕捉所述第一无人机上的红外发光二极管发出的红外光信号得到图像；

第二无人机识别捕捉到的图像中红外发光二极管的位置；

第二无人机进行移动，进行精对准，使红外发光二极管位于图像的中央位置；

精对准后，第一无人机和第二无人机上通过强磁铁进行对接。

从上述描述可知，本发明的有益效果在于：第二无人机通过设置在第一无人机上的GPS模块可以获取到第一无人机的定位信息，通过该定位信息可以实现第二无人机与第一无人机的粗对准，由于GPS模块的精度有限，无法实现精准对位，因此在第二无人机上设置红外摄像头，在第一无人机上设置红外发光二极管，通过图像识别实现精对准，精对准后通过强磁铁进行对接。经过粗对准和精对准来提高两架无人机在空中对接时的精确度，通过强磁铁对接或分离较为方便。

进一步的，还包括：

第一无人机获取第二无人机的定位信息并根据所述定位信息与第二无人机进行粗对准；

第一无人机上的红外摄像头捕捉所述第二无人机上的红外发光二极管发出的红外光信号得到图像；

第一无人机识别捕捉到的图像中红外发光二极管的位置；

第一无人机进行移动，进行精对准，使红外发光二极管位于图像的中央位置。

进一步的，对接后的两架无人机通过私有网络进行通信。

由上述描述可知，对接成功后，两架无人机通过私有网络通信，相互传输两个前方的摄像头捕捉到的图像，协同处理，实现深度的测量。

进一步的，所述红外发光二极管发射25Hz正弦波调制强度的红外光信号。所述红外摄像头以100帧/秒的速度捕捉红外光信号。

由上述描述可知，通过以100帧/秒的速度的红外摄像头，能够分辨出无人机发出的25Hz正弦波调制的红外光信号。

进一步的，所述对接的过程为通过强伺服电机控制强磁铁伸出进行对接。

由上述描述可知，通过强伺服电机控制伸出和收回强磁铁，开关打开则伸出强磁铁实现对接，关闭则收回强磁铁实现分离。

本发明还提供了一种无人机空中对接系统，包括：第一无人机和第二无人机；所述第一无人机包括GPS模块、红外发光二极管和强磁铁；所述第二无人机包括红外摄像头、控制器和强磁铁；

所述GPS模块，用于获取第一无人机的定位信息；

所述红外发光二极管，用于发出红外光信号；

所述红外摄像头，用于捕捉所述第一无人机上的红外发光二极管发出的红外光信号得到图像，并识别捕捉到的图像中红外发光二极管的位置；

所述控制器，用于控制第二无人机进行移动，进行精对准，使红外发光二极管位于图像的中央位置；

所述第一无人机的强磁铁，用于与第二无人机的强磁铁进行对接。

请参照图1，本发明的实施例一为：

本发明提供的一种无人机空中对接方法，包括：

第二无人机获取第一无人机的定位信息并根据所述定位信息与第一无人机进行粗对准；

第二无人机上的红外摄像头捕捉所述第一无人机上的红外发光二极管发出的红外光信号得到图像；

第二无人机识别捕捉到的图像中红外发光二极管的位置；

第二无人机进行移动，进行精对准，使红外发光二极管位于图像的中央位置；

精对准后，第一无人机和第二无人机上通过强磁铁进行对接。

具体实施如下：

1、两架无人机为“工”字型，无人机的头部安装固定摄像头，水平向前，该摄像头用于正常获取图像数据；在对接时，其中一架无人机螺旋桨桨叶在轴的上方，另一架无人机螺旋桨桨叶在螺旋桨下方；

2、每架无人机的四个轴的端点处分别安装：红外摄像头(用于自动对齐)、强磁铁(用于自动连接)、红外发光二极管(用于发送对齐信号)；

3、在飞行过程中，红外发光二极管发射25Hz正弦波调制强度的红外光信号；

4、红外摄像头以100帧/秒的速度捕捉信号，能够分辨出无人机发出的25Hz正弦波调制的红外光信号；

5、飞行过程中，两架无人机通过GPS实现粗对准，对准精度为3m，再利用机臂上的红外摄像头和红外发光二极管实现精对准，缓慢接近，最后利用强磁铁对接成功；

6、对接成功后，两架无人机通过私有网络通信，相互传输两个前方的摄像头捕捉到的图像，协同处理，实现深度的测量。

其中，在实现精准对接的过程中，第二无人机上的右前臂摄像头可以捕捉第一无人机上的左前臂上的红外LED上发出的红外光信号，并识别它的位置，通过微调无人机的空间位置，将第二无人机左前臂的红外LED发出的红外光信号移到红外摄像头捕捉到的图像中央，实现精对准，其他的红外摄像头(多个红外摄像头的情况)也按照同样原理实现精对准。

微调无人机的空间位置具体为：

1、第二无人机通过红外摄像头可找到第一无人机发出的红外光信号在图像中的位置，通过调节相对位置，将第二无人机的红外摄像头捕捉到的图像中的红外光信号移动到图像正中间；

2、同理，当第二无人机的红外摄像头识别第一无人机发出的红外光信号时，第一无人机的红外摄像头也在设备第二无人机发出的红外光信号，若遇到矛盾，则求平均(比如第二无人机的红外摄像头识别结果是往前移动1m，第一无人机的红外摄像头识别结果是往前移动0.5m，那么最后决策往前移动(1+0.5)/2m)；

3、当第一无人机和第二无人机的红外摄像头的图像中的红外光信号的面积达到阈值(这个值由选择的红外LED大小和发光强度决定)，认为精对准完成，打开开关使两架无人机通过强磁铁对接；

4、开关控制强磁铁对接的方法：通过强伺服电机控制伸出和收回强磁铁，开关打开则伸出强磁铁，关闭则收回强磁铁；

综上所述，本发明提供的一种无人机空中对接方法及系统，具体是第二无人机通过设置在第一无人机上的GPS模块可以获取到第一无人机的定位信息，通过该定位信息可以实现第二无人机与第一无人机的粗对准，由于粗对准的精度只有3m，无法实现精准对位，因此在第二无人机上设置红外摄像头，在第一无人机上设置红外发光二极管，通过图像识别实现精对准，精对准后通过强磁铁进行对接。经过粗对准和精对准来提高两架无人机在空中对接时的精确度，通过强磁铁对接或分离较为方便。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种无人机空中对接方法，其特征在于，包括：

第二无人机获取第一无人机的定位信息并根据所述定位信息与第一无人机进行粗对准；

第二无人机上的红外摄像头捕捉所述第一无人机上的红外发光二极管发出的红外光信号得到图像；

第二无人机识别捕捉到的图像中红外发光二极管的位置；

第二无人机进行移动，进行精对准，使红外发光二极管位于图像的中央位置；

精对准后，第一无人机和第二无人机上通过强磁铁进行对接。

2.根据权利要求1所述的无人机空中对接方法，其特征在于，还包括：

第一无人机获取第二无人机的定位信息并根据所述定位信息与第二无人机进行粗对准；

第一无人机上的红外摄像头捕捉所述第二无人机上的红外发光二极管发出的红外光信号得到图像；

第一无人机识别捕捉到的图像中红外发光二极管的位置；

第一无人机进行移动，进行精对准，使红外发光二极管位于图像的中央位置。

3.根据权利要求1所述的无人机空中对接方法，其特征在于，对接后的两架无人机通过私有网络进行通信。

4.根据权利要求1所述的无人机空中对接方法，其特征在于，所述红外发光二极管发射25Hz正弦波调制强度的红外光信号。

5.根据权利要求1所述的无人机空中对接方法，其特征在于，所述红外摄像头以100帧/秒的速度捕捉红外光信号。

6.根据权利要求1所述的无人机空中对接方法，其特征在于，所述对接的过程为通过强伺服电机控制强磁铁伸出进行对接。

7.一种无人机空中对接系统，其特征在于，包括：第一无人机和第二无人机；所述第一无人机包括GPS模块、红外发光二极管和强磁铁；所述第二无人机包括红外摄像头、控制器和强磁铁；

所述GPS模块，用于获取第一无人机的定位信息；

所述红外发光二极管，用于发出红外光信号；

所述红外摄像头，用于捕捉所述第一无人机上的红外发光二极管发出的红外光信号得到图像，并识别捕捉到的图像中红外发光二极管的位置；

所述控制器，用于控制第二无人机进行移动，进行精对准，使红外发光二极管位于图像的中央位置；

所述第一无人机的强磁铁，用于与第二无人机的强磁铁进行对接。