CN108008739A - 一种移动目标的无人机追踪及起降系统和方法 - Google Patents

一种移动目标的无人机追踪及起降系统和方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108008739A
CN108008739A CN201711455984.2A CN201711455984A CN108008739A CN 108008739 A CN108008739 A CN 108008739A CN 201711455984 A CN201711455984 A CN 201711455984A CN 108008739 A CN108008739 A CN 108008739A
Authority
CN
China
Prior art keywords
unmanned plane
target
mobile target
landing
tracking
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201711455984.2A
Other languages
English (en)
Inventor
田祥瑞
余士超
周翟和
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Original Assignee
Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanjing University of Aeronautics and Astronautics filed Critical Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Priority to CN201711455984.2A priority Critical patent/CN108008739A/zh
Publication of CN108008739A publication Critical patent/CN108008739A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/12—Target-seeking control
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/10—Simultaneous control of position or course in three dimensions
    • G05D1/101—Simultaneous control of position or course in three dimensions specially adapted for aircraft
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W64/00—Locating users or terminals or network equipment for network management purposes, e.g. mobility management
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W84/00—Network topologies
    • H04W84/18—Self-organising networks, e.g. ad-hoc networks or sensor networks

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)

Abstract

本发明公开了一种移动目标的无人机追踪及起降系统和方法。在移动目标表面的不同位置安装无线测距传感器，移动目标上的各无线测距传感器组成一个固定在移动目标表面的局部定位网络，在无人机上安装无线测距传感器，并与移动目标上的各无线测距传感器进行通信和测距，无人机在局部定位网络中活动，并通过测距值计算出无人机在局部定位系统中的位置，在移动目标表面划分出供无人机起降的区域，根据无人机与移动目标的相对位置实现无人机在移动目标上的起降。本发明实现了高效、精准的无人机定位跟踪和自主起降。

Description

一种移动目标的无人机追踪及起降系统和方法
技术领域
本发明属于目标追踪定位技术领域，特别涉及一种移动目标的无人机追踪及起降系统和方法。
背景技术
目前，无人机技术的发展突飞猛进，基于无人机的应用领域也越来越广泛。由于无人机可以在高空自主飞行，利用无人机对目标的追踪定位也成为研究和应用的热点。随着消费级无人机的推广，人们利用无人机从高空记录和拍拍摄影像成为一大热点，如大疆的消费机无人机。随着消费机无人机的发展，基于车载的无人机成为一大亮点，即无人机可以在车辆上自主起降，可以追踪车辆，并可以根据车辆里人的指令完成一定飞行拍摄任务，这种无人机甚至可以船载舰载。一些快递车辆甚至可以配备无人机实现无人机邮递。
因此，要实现无人机在移动目标上的自主起降，并实现对移动目标的追踪是一大技术难点。目前，无人机对目标的追踪通常使用的是搭载相机，采用图像追踪技术。但采用图像的方式，需要较大的计算量，并受到图像处理技术的限制，还会受到光线的影响。因此研究一种直接、高效、计算量小的目标追踪和无人机定位融合方法是解决这一问题的关键。
发明内容
为了解决上述背景技术提出的技术问题，本发明旨在提供一种移动目标的无人机追踪及起降系统和方法，实现直接、高效、精准的无人机追踪和自主起降。
为了实现上述技术目的，本发明的技术方案为：
一种移动目标的无人机追踪及起降系统，包括移动目标和无人机，移动目标表面的不同位置分布了无线测距传感器，无人机上也安装了无线测距传感器，并与移动目标上的无线测距传感器进行通信和测距，移动目标上设有供无人机起降的区域。
基于上述技术方案的优选方案，在无人机和移动目标上搭载了惯性传感器和/或卫星导航系统。
基于上述技术方案的优选方案，在无人机上安装了相机。
基于上述技术方案的优选方案，所述无线测距传感器采用UWB传感器。
一种移动目标的无人机追踪及起降方法，在移动目标表面的不同位置安装无线测距传感器，移动目标上的各无线测距传感器组成一个固定在移动目标表面的局部定位网络，在无人机上安装无线测距传感器，并与移动目标上的各无线测距传感器进行通信和测距，无人机在局部定位网络中活动，并通过测距值计算出无人机在局部定位系统中的位置，即相对于移动目标的位置和方位；在移动目标表面划分出供无人机起降的区域，根据无人机与移动目标的相对位置实现无人机在移动目标上的起降。
基于上述技术方案的优选方案，移动目标上个无线测距传感器的分布需要满足无人机飞行方位内至少能测得与四个无线测距传感器的距离信息的要求，且移动目标上任意两个无线测距传感器的距离值大于设定的阈值。
基于上述技术方案的优选方案，在无人机上搭载相机，实现无人机的拍摄任务；无人机在移动目标上起降时，根据相机拍摄的图像信息与局部定位网络的定位信息进行融合，实现更为精准的降落控制。
基于上述技术方案的优选方案，在无人机和移动目标上搭载惯性器件和/或卫星定位系统，将惯性信息或卫星定位信息与局部定位网络的定位信息进行融合，实现更为精准的定位跟踪和降落。
采用上述技术方案带来的有益效果：
本发明通过在移动目标表面布置无线传感器建立基于无线传感器网络的局部定位系统，实现对无人机的追踪导航与定位，进而控制无人机完成一定的任务。此外，移动目标表面设有一块可供无人机起降的区域，通过移动目标的移动局部定位系统控制无人机在移动目标表面的自主起降。
附图说明
图1是本发明的系统示意图。
具体实施方式
以下将结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。
如图1所示，包括移动目标101，无人机102。移动目标为陆地上的机动车、水中的舰船、空中的飞机，甚至可以是太空中的飞行器等，具有一定尺寸结构，本实施例以机动车为例。无人机为多旋翼型无人机，如四旋翼、六旋翼等无人机系统，本实施例以四旋翼无人机为例。
在移动目标表面贴无线测距传感器103，无线测距传感器分布在移动目标的表面，且分布在目标的上下、左右、前后不同位置。移动目标表面的无线传感器组成一个传感器网络，通过测量各传感器相对于目标坐标中心的位置，从而建立起一个固定在移动目标表面的局部定位系统。无线测距传感器采用诸如基于超带宽(UWB)技术的无线通信和测距技术，从而使得整个移动局部定位系统覆盖以移动目标为中心，半径为100米左右的范围，这个范围就是无人机可以活动的范围。在此范围内，无人机通过搭载无线测距传感器105实现与移动目标表面无线测距传感器的通信和测距，通过测距值采用最小二乘法或者其他优化算法计算出无人机在局部定位系统中的位置，即相对于移动目标的位置和方位。
移动目标上无线传感器的布置，以需要少无人机飞行方位内能至测得与四个传感器的距离信息。理论上，移动目标上的传感器越多，在三维的三个方向上分布的越分散，则对无人机的定位越准确，从而无人机的对移动目标的追踪、无人机的导航等就越精确。如果为了实现对移动目标的全方位追踪，则需要在移动目标的各个侧面方向上安装无线传感器，以便无人机可以在各个追踪方位获得至少四个测距信息以实现定位。假如只在移动目标特定方位实现无人机的追踪，则只需要在移动目标的特定方位上布置无线传感器，如为了实现对汽车的左侧前方的追踪，则可以在汽车的左侧面、前脸、顶面安装无线传感器。
当实现了以移动目标为基准的无人机定位，则可以利用位置信息对无人机进行导航定位，实现无人机对移动目标的追踪，通过搭载的相机106完成一定的拍摄任务。
移动目标101上具有一块可供无人机起降的区域104。无人机通过测得与移动目标的相对位置，从而控制无人机在移动目标上的起降。无人机在非任务模式下，固定安放在移动目标上的起降位置，实现对无人机的能量补充或其他载荷的补给。考虑到无线传感器网络局部定位系统的定位精度，当降落时可以融合图像信息，实现更加稳定可靠的降落。此外，移动目标和无人机还可以融合惯性测量信息(IMU)和全球卫星导航信息(GNSS)，实现更准确和可靠的追踪定位。
移动目标上的控制中心是实现无人机对移动目标追踪和自主起降的中枢，实现数据的计算和融合，实现对无人机的命令发送，实现各种人机交互任务，如设置无人机的追踪距离和方位，发送命令实现对移动目标的录像等特定任务，再如实现对无人机的人工接管等。
在移动目标的驾驶室内，可以实现更高级别的人机交互，向无人机发送指令，完成特定飞行任务，可以穿戴增强现实(AR)的装备。
实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

Claims (8)

1.一种移动目标的无人机追踪及起降系统，其特征在于：包括移动目标和无人机，移动目标表面的不同位置分布了无线测距传感器，无人机上也安装了无线测距传感器，并与移动目标上的无线测距传感器进行通信和测距，移动目标上设有供无人机起降的区域。
2.根据权利要求1所述移动目标的无人机追踪及起降系统，其特征在于：在无人机和移动目标上搭载了惯性传感器和/或卫星导航系统。
3.根据权利要求1所述移动目标的无人机追踪及起降系统，其特征在于：在无人机上安装了相机。
4.根据权利要求1所述移动目标的无人机追踪及起降系统，其特征在于：所述无线测距传感器采用UWB传感器。
5.一种移动目标的无人机追踪及起降方法，其特征在于：在移动目标表面的不同位置安装无线测距传感器，移动目标上的各无线测距传感器组成一个固定在移动目标表面的局部定位网络，在无人机上安装无线测距传感器，并与移动目标上的各无线测距传感器进行通信和测距，无人机在局部定位网络中活动，并通过测距值计算出无人机在局部定位系统中的位置，即相对于移动目标的位置和方位；在移动目标表面划分出供无人机起降的区域，根据无人机与移动目标的相对位置实现无人机在移动目标上的起降。
6.根据权利要求5所述移动目标的无人机追踪及起降方法，其特征在于：移动目标上个无线测距传感器的分布需要满足无人机飞行方位内至少能测得与四个无线测距传感器的距离信息的要求，且移动目标上任意两个无线测距传感器的距离值大于设定的阈值。
7.根据权利要求5所述移动目标的无人机追踪及起降方法，其特征在于：在无人机上搭载相机，实现无人机的拍摄任务；无人机在移动目标上降落时，根据相机拍摄的图像信息与局部定位网络的定位信息进行融合，实现更为精准的降落控制。
8.根据权利要求5所述移动目标的无人机追踪及起降方法，其特征在于：在无人机和移动目标上搭载惯性器件和/或卫星定位系统，将惯性信息或卫星定位信息与局部定位网络的定位信息进行融合，实现更为精准的定位跟踪和无人机降落。
CN201711455984.2A 2017-12-28 2017-12-28 一种移动目标的无人机追踪及起降系统和方法 Pending CN108008739A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711455984.2A CN108008739A (zh) 2017-12-28 2017-12-28 一种移动目标的无人机追踪及起降系统和方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711455984.2A CN108008739A (zh) 2017-12-28 2017-12-28 一种移动目标的无人机追踪及起降系统和方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108008739A true CN108008739A (zh) 2018-05-08

Family

ID=62062002

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711455984.2A Pending CN108008739A (zh) 2017-12-28 2017-12-28 一种移动目标的无人机追踪及起降系统和方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108008739A (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108873943A (zh) * 2018-07-20 2018-11-23 南京奇蛙智能科技有限公司 一种无人机厘米级精准降落的图像处理方法
CN108873930A (zh) * 2018-05-31 2018-11-23 苏州市启献智能科技有限公司 基于移动平台的无人机起降方法及系统
CN109407708A (zh) * 2018-12-11 2019-03-01 湖南华诺星空电子技术有限公司 一种基于多信息融合的精准着陆控制系统及着陆控制方法
CN110095116A (zh) * 2019-04-29 2019-08-06 桂林电子科技大学 一种基于lift的视觉定位和惯性导航组合的定位方法
CN115171330A (zh) * 2022-06-06 2022-10-11 广州小鹏汽车科技有限公司 一种监控方法、监控系统及儿童监控系统、车辆

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104506210A (zh) * 2015-01-19 2015-04-08 中国人民解放军国防科学技术大学 一种无人机自主起降过程中超宽带雷达组网定位方法
CN105527975A (zh) * 2015-12-09 2016-04-27 周润华 一种基于无人机的目标跟踪系统
CN106647778A (zh) * 2016-12-01 2017-05-10 国网四川省电力公司电力应急中心 基于uwb指引的无人直升机自动着陆方法
CN106802670A (zh) * 2017-03-21 2017-06-06 四川智航慧飞无人机科技有限公司 无人机航拍的飞行控制方法
CN206411519U (zh) * 2017-01-04 2017-08-15 四川克瑞斯航空科技有限公司 一种视频控制降落的无人机系统
CN107247465A (zh) * 2017-05-11 2017-10-13 西安电子科技大学 一种基于无人机的自驾游控制系统及方法
CN107515622A (zh) * 2017-07-27 2017-12-26 南京航空航天大学 一种旋翼无人机在移动目标上自主着降的控制方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104506210A (zh) * 2015-01-19 2015-04-08 中国人民解放军国防科学技术大学 一种无人机自主起降过程中超宽带雷达组网定位方法
CN105527975A (zh) * 2015-12-09 2016-04-27 周润华 一种基于无人机的目标跟踪系统
CN106647778A (zh) * 2016-12-01 2017-05-10 国网四川省电力公司电力应急中心 基于uwb指引的无人直升机自动着陆方法
CN206411519U (zh) * 2017-01-04 2017-08-15 四川克瑞斯航空科技有限公司 一种视频控制降落的无人机系统
CN106802670A (zh) * 2017-03-21 2017-06-06 四川智航慧飞无人机科技有限公司 无人机航拍的飞行控制方法
CN107247465A (zh) * 2017-05-11 2017-10-13 西安电子科技大学 一种基于无人机的自驾游控制系统及方法
CN107515622A (zh) * 2017-07-27 2017-12-26 南京航空航天大学 一种旋翼无人机在移动目标上自主着降的控制方法

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108873930A (zh) * 2018-05-31 2018-11-23 苏州市启献智能科技有限公司 基于移动平台的无人机起降方法及系统
CN108873943A (zh) * 2018-07-20 2018-11-23 南京奇蛙智能科技有限公司 一种无人机厘米级精准降落的图像处理方法
CN108873943B (zh) * 2018-07-20 2021-06-29 南京奇蛙智能科技有限公司 一种无人机厘米级精准降落的图像处理方法
CN109407708A (zh) * 2018-12-11 2019-03-01 湖南华诺星空电子技术有限公司 一种基于多信息融合的精准着陆控制系统及着陆控制方法
CN110095116A (zh) * 2019-04-29 2019-08-06 桂林电子科技大学 一种基于lift的视觉定位和惯性导航组合的定位方法
CN115171330A (zh) * 2022-06-06 2022-10-11 广州小鹏汽车科技有限公司 一种监控方法、监控系统及儿童监控系统、车辆
CN115171330B (zh) * 2022-06-06 2024-07-23 广州小鹏汽车科技有限公司 一种监控方法、监控系统及儿童监控系统、车辆

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108008739A (zh) 一种移动目标的无人机追踪及起降系统和方法
CN104215239B (zh) 基于视觉的无人机自主着陆导引装置实现的导引方法
JP7263630B2 (ja) 無人航空機による３次元再構成の実行
US10444751B2 (en) Surveying system
US11086340B2 (en) Unmanned aerial vehicle alignment system
US10534068B2 (en) Localization system, vehicle control system, and methods thereof
CN102967305B (zh) 基于大小回字标志物的多旋翼无人机位姿获取方法
CN104637370B (zh) 一种摄影测量与遥感综合教学的方法及系统
CN105335733A (zh) 一种无人机自主着陆视觉定位方法及系统
CN109901580A (zh) 一种无人机与无人地面机器人协作循径避障系统及其方法
CN204854730U (zh) 一种多角度无人航测系统
CN206224609U (zh) 用于获取数字城市实景三维建模数据的空地一体化系统
CN107402396A (zh) 基于多模导航的无人机着陆引导系统及方法
CN105182992A (zh) 无人机的控制方法、装置
CN110333735B (zh) 一种实现无人机水陆二次定位的系统和方法
CN106155081B (zh) 一种旋翼无人机大范围目标监测和精确定位方法
CN105222807A (zh) 一种旋翼无人机精密进近航道指示器校验系统及校验方法
CN102937443A (zh) 一种基于无人机的目标快速定位系统及方法
CN104503466A (zh) 一种微小型无人机导航装置
KR102129502B1 (ko) 드론을 이용한 지적 측량 시스템 및 방법
CN106094876A (zh) 一种无人机目标锁定系统及其方法
CN113156998A (zh) 一种无人机飞控系统及控制方法
CN107576329A (zh) 基于机器视觉的固定翼无人机着降引导合作信标设计方法
CN104898667A (zh) 一种视觉导引系统电表运转车停车控制系统
CN102706360B (zh) 一种利用光流传感器和速率陀螺对飞行器状态估计的方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20180508

RJ01 Rejection of invention patent application after publication