CN107957732A - 无人机自动降落辅助引导系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了无人机自动降落辅助引导系统，本系统基于图像识别技术，由摄像头组识别地面的标识图像，将标识图像发送到DSP进行处理，计算无人机与标识图像的水平误差，飞控系统根据水平误差控制无人机动作；而系统的启动依赖近场信号接收装置和近场信号发送装置的匹配完成，近场信号发送装置位于停机坪上，向外发送近场通信信号，近场信号接收装置位于无人机上，当近场信号接收装置接收到近场信号发送装置发送的近场通信信号时，意味着无人机位于着陆点附近，近场信号接收装置发送触发信号到DSP，开启摄像头组。解决现有的自动引导的无人机着陆系统对无人机续航影响较大的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种无人机降落辅助系统，具体涉及无人机自动降落辅助引导系统。
背景技术
无人机自主起飞和着陆作为自主控制关键技术中的一个重要内容，它是实现无人机的回收和重复使用的前提。根据作战性能要求，无人机具有多架次同时起降，机场靠近战斗前沿等特点，因此要求无人机能够在无固定跑道或短距离跑道的小型机场上起飞，使用带起落架的短距或垂直起降方式。起飞相对于着陆来说更简单，主要包括加速滑跑和离地爬升两个阶段，当起飞条件满足时，通过较简单程序控制就可以实现起飞，对系统的自主性没有太大的要求；而着陆阶段则比较复杂，需要无人机具有高精度自主定位导航、鲁棒着陆轨迹跟踪能力。据统计，由于无人机在着陆时，操纵复杂，地面干扰因素多，因此发生事故的概率比正常飞行时高出好几倍。
现有的自动引导的无人机着陆系统一般都是持续工作，能耗较高，对无人机续航影响较大。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有的自动引导的无人机着陆系统一般都是持续工作，能耗较高，对无人机续航影响较大，目的在于提供无人机自动降落辅助引导系统，解决现有的自动引导的无人机着陆系统一般都是持续工作，能耗较高，对无人机续航影响较大的问题。
本发明通过下述技术方案实现：
无人机自动降落辅助引导系统，包括与无人机四旋翼无人机和带有停机坪的机库，所述无人机上设置有与无人机飞控系统连接的DSP，所述DSP上还连接有设置在无人机底部镜头垂直水平面向下的摄像头组和近场信号接收装置，所述停机坪上设置有与摄像头组匹配的标识图像和与近场信号接收装置匹配的近场信号发送装置；
飞控系统：接收DSP发送水平偏差参数，根据水平偏差参数控制无人机飞行；
DSP：接收近场信号接收装置发送的触发信号，处理后发送开启信号到摄像头组；接收摄像头组发送的标识图像数据，处理后生成无人机与标识图像的水平偏差参数；
摄像头组：接收DSP发送的开启信号开始工作，开始工作后向地面拍摄生成标识图像参数发送到DSP；
近场信号接收装置：检测无人机周围是否存在近场信号，当检测到近场信号时，发送触发信号到DSP；
近场信号发送装置：向外发送近场通信信号。
本系统基于图像识别技术，由摄像头组识别地面的标识图像，将标识图像发送到DSP进行处理，计算无人机与标识图像的水平误差，飞控系统根据水平误差控制无人机动作；而系统的启动依赖近场信号接收装置和近场信号发送装置的匹配完成，近场信号发送装置位于停机坪上，向外发送近场通信信号，信号的有效发送范围小于10m，近场信号接收装置位于无人机上，当近场信号接收装置接收到近场信号发送装置发送的近场通信信号时，意味着无人机位于着陆点10m之内，近场信号接收装置发送触发信号到DSP，开启摄像头组。
所述标识图像采用在白色的停机坪中心设置黑色的“十”字标识。黑色的“十”字标识有利于现有技术中较为成熟的窗口极限值法的识别。
所述摄像头组为四个分别设置在无人机四个旋翼下的摄像头。由于标识图像采用黑色的“十”字标识，因此，四个摄像头能对标识进行完美识别，同时，由于摄像头之间距离越大越有利于多摄像头图像处理和定位，而四旋翼无人机中距离最远的位置就是无人机四个旋翼下方。
所述近场信号发送装置上还连接有现场控制器，所述现场控制器上还连接有通信装置。如果近场信号发送装置持续工作，则系统整体能耗较高，因此，在现场控制器上还连接通信装置，工作人员通过输入信号控制近场信号发送装置工作。
所述现场控制器上还连接有照明系统。在无人机上安装照明设备会影响无人机的起飞重量和续航，而为了便于无人机夜间着陆时能清晰的识别地面的标识，只能在停机坪上安装值与现场控制器连接的照明系统。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、本发明无人机自动降落辅助引导系统，系统中大部分模块均在无人机着陆时才启动，系统整体能耗较低；
2、本发明无人机自动降落辅助引导系统，基于现有的成熟的图像识别技术，可靠性高。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1
如图1所示，本发明无人机自动降落辅助引导系统，包括与无人机四旋翼无人机和带有停机坪的机库，所述无人机上设置有与无人机飞控系统连接的ADSP21 DSP，所述DSP上还连接有设置在无人机底部镜头垂直水平面向下的摄像头组和RF近场信号接收装置，所述停机坪上设置有与摄像头组匹配的标识图像和与近场信号接收装置匹配的RF近场信号发送装置；本系统基于图像识别技术，由摄像头组识别地面的标识图像，将标识图像发送到DSP进行处理，计算无人机与标识图像的水平误差，飞控系统根据水平误差控制无人机动作；而系统的启动依赖近场信号接收装置和近场信号发送装置的匹配完成，近场信号发送装置位于停机坪上，向外发送近场通信信号，信号的有效发送范围小于10m，近场信号接收装置位于无人机上，当近场信号接收装置接收到近场信号发送装置发送的近场通信信号时，意味着无人机位于着陆点10m之内，近场信号接收装置发送触发信号到DSP，开启摄像头组。所述标识图像采用在白色的停机坪中心设置黑色的“十”字标识。黑色的“十”字标识有利于现有技术中较为成熟的窗口极限值法的识别。所述摄像头组为四个分别设置在无人机四个旋翼下的摄像头。由于标识图像采用黑色的“十”字标识，因此，四个摄像头能对标识进行完美识别，同时，由于摄像头之间距离越大越有利于多摄像头图像处理和定位，而四旋翼无人机中距离最远的位置就是无人机四个旋翼下方。所述近场信号发送装置上还连接有STM32现场控制器，所述现场控制器上还连接有RaLink3070通信装置。如果近场信号发送装置持续工作，则系统整体能耗较高，因此，在现场控制器上还连接通信装置，工作人员通过输入信号控制近场信号发送装置工作。所述现场控制器上还连接有LED照明系统。在无人机上安装照明设备会影响无人机的起飞重量和续航，而为了便于无人机夜间着陆时能清晰的识别地面的标识，只能在停机坪上安装值与现场控制器连接的照明系统。
飞控系统：接收DSP发送水平偏差参数，根据水平偏差参数控制无人机飞行；
DSP：接收近场信号接收装置发送的触发信号，处理后发送开启信号到摄像头组；接收摄像头组发送的标识图像数据，处理后生成无人机与标识图像的水平偏差参数；
摄像头组：接收DSP发送的开启信号开始工作，开始工作后向地面拍摄生成标识图像参数发送到DSP；
近场信号接收装置：检测无人机周围是否存在近场信号，当检测到近场信号时，发送触发信号到DSP；
近场信号发送装置：向外发送近场通信信号。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.无人机自动降落辅助引导系统，包括与无人机四旋翼无人机和带有停机坪的机库，其特征在于，所述无人机上设置有与无人机飞控系统连接的DSP，所述DSP上还连接有设置在无人机底部镜头垂直水平面向下的摄像头组和近场信号接收装置，所述停机坪上设置有与摄像头组匹配的标识图像和与近场信号接收装置匹配的近场信号发送装置；
飞控系统：接收DSP发送水平偏差参数，根据水平偏差参数控制无人机飞行；
DSP：接收近场信号接收装置发送的触发信号，处理后发送开启信号到摄像头组；接收摄像头组发送的标识图像数据，处理后生成无人机与标识图像的水平偏差参数；
摄像头组：接收DSP发送的开启信号开始工作，开始工作后向地面拍摄生成标识图像参数发送到DSP；
近场信号接收装置：检测无人机周围是否存在近场信号，当检测到近场信号时，发送触发信号到DSP；
近场信号发送装置：向外发送近场通信信号。
2.根据权利要求1所述的无人机自动降落辅助引导系统，其特征在于，所述标识图像采用在白色的停机坪中心设置黑色的“十”字标识。
3.根据权利要求2所述的无人机自动降落辅助引导系统，其特征在于，所述摄像头组为四个分别设置在无人机四个旋翼下的摄像头。
4.根据权利要求1所述的无人机自动降落辅助引导系统，其特征在于，所述近场信号接收装置上还连接有现场控制器，所述现场控制器上还连接有通信装置。
5.根据权利要求4所述的无人机自动降落辅助引导系统，其特征在于，所述现场控制器上还连接有照明系统。
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