CN108459618A - 一种无人机自动对移动平台投放的飞行控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种无人机自动对移动平台投放的飞行控制系统及方法，控制系统包括无人机和移动平台，其特征在于，所述无人机上设有无人机机载模块和机载通信模块，无人机机载模块包括机载定位模块、飞行控制模块、嵌入式主控模块、图像采集模块、图像处理模块、测距模块和投放模块；移动平台上设有移动平台车载模块、车载通信模块、车载定位模块和定位标志，定位标志设置在移动平台的上部。同时公开例如其相应的实施方法。本发明在现有的基于图像处理的对定点目标进行二次定位技术的基础上，增加了协同模块及配套使用的协同算法，将无人机的自主定点投放推向向移动平台的投放，扩大了自主控制无人机的实际使用范围。

Description

一种无人机自动对移动平台投放的飞行控制系统及方法

技术领域

本发明涉及无人机控制的技术领域，尤其涉及一种无人机自动对移动平台投放的飞行控制系统及方法，通过图像识别控制无人机对移动平台动点投放。

背景技术

随着科技的进步及电子信息技术的发展，无人机以其机动灵活、反应迅速、无人飞行、操作要求低的优点得到大众的广泛认可。但是，目前无人机均是人为操控，智能化程度低，飞行和投递过程需要人为控制，飞行安全度不高，受人为影响因素大。而近年来微电子技术和传感器技术的发展，使得完全自主飞行器的实现成为可能。

对于全自主控制的无人机，其需要自主完成起飞、投放和降落过程。而在投放或降落过程中，最重要的是如何实现对目标区域的精准定位，以及如何实现精准投放或降落的过程。现有的无人机大多数采用先由GPS进行粗略定位，然后再用超声波传感器，激光雷达以及视觉相机等进行二次精确定位的方法来实现自主控制。目前，该方法只能应用于对静态目标区域进行自动投放或者降落，实际应用范围狭窄，基本上都应用在快递的投放。而实现无人机在移动平台的定点投放和降落，可以将无人机更广泛的应用于无人机物流投送、区域监视、地面目标跟踪、森林火灾以及军事等方面。

发明内容

针对无人机不能实现在移动平台定点投放和降落的技术问题，本发明提出一种无人机自动对移动平台投放的飞行控制系统及方法，无人机不仅可以在静态目标区域、更能在移动平台上定点投放或降落，将无人机的自主控制飞行推向更广阔的应用范围。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：一种无人机自动对移动平台投放的飞行控制系统，包括无人机和移动平台，所述无人机上设有无人机机载模块和机载通信模块，无人机机载模块包括机载定位模块、飞行控制模块、嵌入式主控模块、图像采集模块、图像处理模块、测距模块和投放模块，机载定位模块、飞行控制模块、图像采集模块、图像处理模块、测距模块、机载通信模块和投放模块均与嵌入式主控模块相连接；移动平台上设有移动平台车载模块、车载通信模块、车载定位模块和定位标志，定位标志设置在移动平台的上部，车载通信模块和车载定位模块均与移动平台车载模块相连接，机载通信模块与车载通信模块通过无线技术相连接。

所述无人机机载模块中设有机载协同模块，机载协同模块与嵌入式主控模块相连接；所述移动平台上设有车载协同模块，车载协同模块与移动平台车载模块相连接；机载协同模块和车载协同模块相互通信并分别调整无人机和移动平台的运动状态，车载协同模块和机载协同模块采用协同算法使人机与移动平台的运动模式达到最合适的位置，使无人机进入移动平台的目标区域正上方的位置，且无人机在运行速度上与移动平台保持相对静止的状态，完成相对运动最优的状态。

所述图像采集模块设置在无人机正下方的中心位置；测量无人机与移动平台竖直高度的测距模块设置在无人机的正下方，测距模块包括超声波测距单元、激光测距测距单元、红外测距单元中的一种或几种；所述图像采集模块包括摄像头和存储模块，摄像头与存储模块相连接，存储模块与嵌入式主控模块相连接。

所述嵌入式主控模块采用第三代的树莓派搭载Ubuntu16.04的系统，图像处理模块采用第三代的树莓派搭载OPENCV环境，图像处理模块通过有线连接实时获得来自图像采集模块的视频流，对移动平台上的定位标志进行图像处理和分析，获得目标移动平台进行二次精准定位。

所述机载定位模块和车载定位模块均采用GPS/DGPS模块或者北斗卫星导航模块；移动平台为在陆地或海上行驶的移动平台工具；所述投放模块采用可搭载物体的装置，投放模块包括抓握式或电磁式。

所述定位标志为圆环，圆环的中心设有叉号。

所述图像处理模块采用霍夫圆检测方法，对图像采集模块的视频流中图像进行分析和处理，实时获得定位标志的圆心参数，送入嵌入式主控模块后使用PID算法，计算出定位标志与无人机间的实际位置偏差与角度偏差，将该数据处理成飞行姿态信号后送往飞行控制模块。

其实施方法的步骤为：

步骤一：启动无人机，设定需要投放物体的移动平台为目标点，将无人机遥控模式切换为GPS自动飞行模式；

步骤二：无人机与目标移动平台的位置偏差进入预设值后，嵌入式主控模块开启图像采集模块和图像处理模块，图像处理模块对所获得的图像进行图像识别，采用霍夫圆检测方法实时得到定位标志的圆环的圆心位置坐标，获取移动平台上投放目的位置坐标；

步骤三：飞行控制模块获得当前无人机飞行模式的信息，车载协同模块获得移动平台当前的运动信息，机载协同模块处理出无人机的飞行速度和角度信息；

步骤四：嵌入式主控模块经过基于图像识别的速度协同算法后，估算出下一时刻目标移动平台的移动速度、加速度以及位置信息，估算无人机的最佳速度、加速度和方向角度信息，并转化为为飞行姿态的命令；

步骤五：飞行控制模块接收飞行姿态的命令，根据测距模块实时检测的无人机与移动平台的竖直距离，完成对无人机飞行姿态及速度的调整，直至达到预设的安全投放高度；

步骤六：重复步骤二至五，直到无人机正好处于定为标志中心正上方，且高度为预设高度，运动速度和方向与移动平台保持基本一致，嵌入式主控模块启动投放模块，投放模块实现对所载物体进行投放。

所述无人机的图像采集模块的摄像头获取目标移动平台上的定位标志的图像信息，嵌入式主控模块对车载定位模块返回的目标移动平台的GPS坐标进行进一步的处理：假设GPS定位误差为R米，得到的移动平台GPS坐标值是在以移动平台真实GPS坐标值为圆心，以R为半径的圆内浮动，对获得的GPS坐标求平均得到的值收敛于圆心；专业测量的GPS刷新率为50Hz，即移动平台每秒钟返回50个GPS坐标，假设目标移动平台目前的移动速度为V米每秒，t秒内，移动平台从位置x₁移动到位置x₂，移动距离为V*t，返回50*t个GPS坐标值，对50*t个GPS坐标值求平均估计位置x₁到位置x₂中间位置的GPS坐标值x，那么位置x₂=x+V*t/2，得到移动平台的实时GPS坐标。

所述基于图像识别的速度协同算法的步骤如下：

步骤1：设移动平台以速度V做匀速运动，实际的运动速度Vn是在速度V的上下有一定的浮动偏差，且浮动偏差是随机的且是高斯白噪声；

步骤2：设移动平台是匀速行驶、加速度不变及运动方向固定，那么就可以根据第n时刻图像识别模块返回的速度信息估算得到其第n+1时刻移动平台的运动速度，建立目标移动平台运动预测方程为：

V(n|n-1)= V(n-1|n-1)；

式中，V(n|n-1)是利用第n-1时刻的移动速度预测的结果，V(n-1|n-1)是上一状态最佳的移动速度；

有了现在状态的预测结果V(n|n-1)，车载定位模块测量现在状态的速度测量值V’(n)，结合预测值和测量值，可以得到时刻n的最优化估算值V(n|n)：

V(n|n)=V(n|n-1)+Kg(n)*(V’(n)-H*V(n|n-1))

式中，V(n|n)是第n时刻最佳速度估算值，V’(n)是第n时刻返回的移动平台的速度测量值，Kg为卡尔曼增益，H是测量系统的参数；

步骤3：加速度的波动和图像识别到的定位标志的圆心坐标与无人机的位置坐标偏差都都看成一种高斯随机过程，同时利用步骤2的预测模型进行下一时刻加速度a(n)和位置s(n)的预测；

步骤4：根据预测到的定位标志的圆心坐标和当前无人机的实际飞行位置坐标，可以计算出对应的实际水平位置偏差(Δx_i,Δy_i)；在加上测距模块测量的当前无人机的飞行高度H_i，算出下一时刻无人机为追赶定位标志圆心应具有的飞行角度信息θ_i，计算方程如下：

；

步骤5：无人机可以根据预测的下一时刻的移动平台的速度和加速度提前作出自身速度和加速度的调整，即无人机以预测的移动平台的速度和加速度飞行；根据处理得到的角度信息飞行控制模块使无人机做出角度上的调整，使无人机获得能和目标移动平台协同运动的最佳运动速度和最佳飞行角度，确保了无人机和移动平台相对静止的运动状态的实现。

本发明的有益效果：在现有的基于图像处理的对定点目标进行二次定位技术的基础上，增加了协同模块及配套使用的协同算法，首先通过速度的协同实现无人机与移动平台的同步，然后就是同步下的投放过程，从而实现了将无人机的自主定点投放推向移动平台的投放，扩大了自主控制无人机的实际使用范围，将无人机由目前的定点作业推广到动点作业，比如，实现对移动车辆的空中支援，对移动物体的追踪或者对移动平台的监测等一系列功能，这些功能使得无人机向移动平台的投放这一过程有着广泛的应用市场。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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。

图1为本发明的原理示意图。

图2为图1所示本发明的实施方法流程图。

图3为本发明定位标志的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，一种无人机自动对移动平台投放的飞行控制系统，包括无人机和移动平台，其特征在于，所述无人机上设有无人机机载模块和机载通信模块，无人机机载模块包括机载定位模块、飞行控制模块、嵌入式主控模块、图像采集模块、图像处理模块、测距模块和投放模块，机载定位模块、飞行控制模块、图像采集模块、图像处理模块、测距模块、机载通信模块和投放模块均与嵌入式主控模块相连接。飞行控制模块用于识别无人机当前的飞行模式，以及执行嵌入式主控模块发出的控制指令，实现对无人机飞行动作、方向的控制。测距模块测量无人机自身与移动平台竖直高度，并进行适当调整，当达到预设安全高度后，触发投放模块，对机载物体向移动平台投放。目标移动平台进入无人机的大致范围后，开启图像处理模块。移动平台上设有移动平台车载模块、车载通信模块、车载定位模块和定位标志，定位标志设置在移动平台的上部，车载通信模块和车载定位模块均与移动平台车载模块相连接，机载通信模块与车载通信模块通过无线技术相连接。

无人机机载模块中设有机载协同模块，机载协同模块与嵌入式主控模块相连接；所述移动平台上设有车载协同模块，车载协同模块与移动平台车载模块相连接；机载协同模块和车载协同模块相互通信并分别调整无人机和移动平台的运动状态，机载协同模块与目标移动平台上的车载协同模块进行实时无线通信，并获得移动平台的移动速度和实时的GPS坐标；无人机以目标移动平台的GPS坐标为定位坐标，以GPS飞行模式寻找小车。车载协同模块和机载协同模块采用协同算法使人机与移动平台的运动模式达到最合适的位置，使无人机进入移动平台的目标区域正上方的位置，且无人机在运行速度上与移动平台保持相对静止的状态，完成相对运动最优的状态。

图像采集模块设置在无人机正下方的中心位置，以获得更好的视野范围；测量无人机与移动平台竖直高度的测距模块设置在无人机的正下方，测距模块可以固定在投放模块上，测距模块包括超声波测距单元、激光测距测距单元、红外测距单元中的一种或几种；所述图像采集模块包括摄像头和存储模块，摄像头与存储模块相连接，存储模块与嵌入式主控模块相连接。所述嵌入式主控模块采用第三代的树莓派搭载Ubuntu16.04的系统，图像处理模块采用第三代的树莓派搭载OPENCV环境，运行C++程序，运算速度快，能达到对图像进行实时的处理分析。图像处理模块通过有线连接实时获得来自图像采集模块的视频流，对移动平台上的定位标志进行图像处理和分析，获得目标移动平台进行二次精准定位。

所述机载定位模块和车载定位模块均采用GPS/DGPS模块或者北斗卫星导航模块；移动平台为在陆地或海上行驶的移动平台工具；所述投放模块采用可搭载物体的装置，投放模块包括抓握式或电磁式。

所述定位标志为圆环，圆环的中心设有叉号，如图3所示，标记在移动平台上是一种易识别的标志。圆环颜色可以根据不同移动平台背景颜色不同而做出改变；对圆形的检测，可以做到高速精准识别，并获得其圆心坐标，以此得到投放点。

所述图像处理模块采用霍夫圆检测方法，对图像采集模块的视频流中图像进行分析和处理，实时获得定位标志的圆心参数，送入嵌入式主控模块后使用PID算法，计算出定位标志与无人机间的实际位置偏差与角度偏差，将该数据处理成飞行姿态信号后送往飞行控制模块。

如图2所示，一种无人机自动对移动平台投放的飞行控制系统的实施方法的步骤为：

步骤一：启动无人机，设定需要投放物体的移动平台为目标点，将无人机遥控模式切换为GPS自动飞行模式。

首先，要实现无人机向目标移动平台的靠拢。无人机开始工作后，机载协同模块分别从飞行控制模块和移动平台的车载GPS模块获得当前无人机的飞行模式信息和目标移动平台的移动模式信息，模式信息包括GPS定位坐标和速度。然后通过协同算法处理出无人机与目标移动平台的速度偏差与位置偏差，并根据速度偏差与位置偏差计算出接下来无人机的飞行加速度以及速度；嵌入式系统从协同模块获得无人机的飞行信息后，处理转化为飞行控制命令信号传给飞行控制模块，由飞行控制模块完成对无人机飞行方向、姿态、速度的调整，使无人机逐渐靠近移动平台。

无人机的图像采集模块的摄像头获取目标移动平台上的定位标志的图像信息，嵌入式主控模块对车载定位模块返回的目标移动平台的GPS坐标进行进一步的处理：假设GPS定位误差为R米，得到的移动平台GPS坐标值是在以移动平台真实GPS坐标值为圆心，以R为半径的圆内浮动，对获得的GPS坐标求平均得到的值收敛于圆心；专业测量的GPS刷新率为50Hz，即移动平台每秒钟返回50个GPS坐标，假设目标移动平台目前的移动速度为V米每秒，t秒内，移动平台从位置x₁移动到位置x₂，移动距离为V*t，返回50*t个GPS坐标值，对50*t个GPS坐标值求平均估计位置x₁到位置x₂中间位置的GPS坐标值x，那么位置x₂=x+V*t/2，得到移动平台的实时GPS坐标，其精准度高，完全可以达到摄像头检测到定位标志的要求。

步骤二：无人机与目标移动平台的位置偏差进入预设值后，嵌入式主控模块开启图像采集模块和图像处理模块，图像处理模块对所获得的图像进行图像识别，采用霍夫圆检测方法实时得到定位标志的圆环的圆心位置坐标，获取移动平台上投放目的位置坐标。

当无人机的GPS坐标与移动平台的GPS坐标之差在一定范围内时，嵌入式主控模块启动所控制的图像采集模块和图像处理模块；图像采集模块可采用各种类型的相机，其位于无人机正下方中心位置，可以获得完美且失真度较小的定位标志视频图像，并将实时的视频流通过有线连接的方式传给图像处理模块；图像处理模块采用额外的Liunx嵌入式系统，搭载Ubuntu16.04+Opencv3.2.0的处理平台对获得的图像进行图像识别，采用霍夫圆检测方法对每一帧的图像都能进行实时的处理分析，一旦检测到定位标志，便可立即提取出圆心位置坐标，即投放的目的位置坐标。

步骤三：飞行控制模块获得当前无人机飞行模式的信息，车载协同模块获得移动平台当前的运动信息，机载协同模块处理出无人机的飞行速度和角度信息。

步骤四：嵌入式主控模块经过基于图像识别的速度协同算法后，估算出下一时刻目标移动平台的移动速度、加速度以及位置信息，估算无人机的最佳速度、加速度和方向角度信息，并转化为为飞行姿态的命令。

步骤五：飞行控制模块接收飞行姿态的命令，根据测距模块实时检测的无人机与移动平台的竖直距离，完成对无人机飞行姿态及速度的调整，直至达到预设的安全投放高度。

嵌入式主控模块定位标志圆心位置坐标在图像中的相对位置处理出无人机与定位标志的相对位置偏差与角度偏差，从而得到目标移动平台上定为标志圆心的精准位置信息；计算出无人机自身与定位标志圆心的实际坐标偏差，实现二次精准定位，实现对移动平台上定位标志的识别。嵌入式主控模块获得来自目标移动平台的运动速度、加速度，经过基于图像识别的速度协同算法后，估算出下一时刻目标移动平台的移动速度、加速度以及位置信息，由嵌入式主控模块传给飞行控制模块，从而控制无人机以估算的最佳速度、加速度和方向角度飞行，即可实现同步运动。

嵌入式主控模块分别从图像处理模块和飞行控制模块获得对定位标志处理后的信息和无人机的飞行模式信息，将这些信息传给机载协同模块，经过协同算法得出无人机与移动平台应作出的运动姿态与速度调整信息；然后，机载协同模块将处理后的信息通过机载通信模块、车载通信模块传送给目标移动平台，目标移动平台的车载协同模块在接收到机载协同模块的信息后，控制移动平台以接收到速度信息尽可能保持匀速行驶；同时，机载协同模块经协同算法处理出无人机的飞行模式信息以及测距模块传来的无人机垂直高度信息，传送给嵌入式主控模块，嵌入式主控模块通过PID算法将这些信息转化为无人机飞行姿态控制命令的数据，通过接口和串行驱动程序给飞行控制模块发送和接收数据，由飞行控制模块完成对无人机飞行姿态和速度的调整；最终实现无人机与目标移动平台的相对最优位置，即无人机正好位于目标移动平台上定位标志中心的正上方且为预设高度，实现无人机正好在定位标志的上空，并做到与移动平台相对静止的移动状态。

基于图像识别的速度协同算法的步骤如下：

步骤1：设移动平台以速度V做匀速运动，实际的运动速度Vn是在速度V的上下有一定的浮动偏差，且浮动偏差是随机的且是高斯白噪声；

步骤2：设移动平台是匀速行驶、加速度不变及运动方向固定，那么就可以根据第n时刻图像识别模块返回的速度信息估算得到其第n+1时刻移动平台的运动速度，建立目标移动平台运动预测方程为：

V(n|n-1)= V(n-1|n-1)；

式中，V(n|n-1)是利用第n-1时刻的移动速度预测的结果，V(n-1|n-1)是上一状态最佳的移动速度；

有了现在状态的预测结果V(n|n-1)，车载定位模块测量现在状态的速度测量值V’(n)，结合预测值和测量值，可以得到时刻n的最优化估算值V(n|n)：

V(n|n)=V(n|n-1)+Kg(n)*(V’(n)-H*V(n|n-1))

式中，V(n|n)是第n时刻最佳速度估算值，V’(n)是第n时刻返回的移动平台的速度测量值，Kg为卡尔曼增益，H是测量系统的参数；

步骤3：加速度的波动和图像识别到的定位标志的圆心坐标与无人机的位置坐标偏差都都看成一种高斯随机过程，同时利用步骤2的预测模型进行下一时刻加速度a(n)和位置s(n)的预测；

步骤4：根据预测到的定位标志的圆心坐标和当前无人机的实际飞行位置坐标，可以计算出对应的实际水平位置偏差(Δx_i,Δy_i)；在加上测距模块测量的当前无人机的飞行高度H_i，算出下一时刻无人机为追赶定位标志圆心应具有的飞行角度信息θ_i，计算方程如下：

；

步骤5：无人机可以根据预测的下一时刻的移动平台的速度和加速度提前作出自身速度和加速度的调整，即无人机以预测的移动平台的速度和加速度飞行；根据处理得到的角度信息飞行控制模块使无人机做出角度上的调整，使无人机获得能和目标移动平台协同运动的最佳运动速度和最佳飞行角度，确保了无人机和移动平台相对静止的运动状态的实现。

步骤六：重复步骤二至五，直到无人机正好处于定为标志中心正上方，且高度为预设高度，运动速度和方向与移动平台保持基本一致，嵌入式主控模块启动投放模块，投放模块实现对所载物体进行投放。

当无人机与定位标志中心的相对位置偏差进入设定好的误差范围后，嵌入式主控模块启动投放模块，使物体正好落在移动平台上的定位标志中，实现对移动平台的精准投放。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种无人机自动对移动平台投放的飞行控制系统，包括无人机和移动平台，其特征在于，所述无人机上设有无人机机载模块和机载通信模块，无人机机载模块包括机载定位模块、飞行控制模块、嵌入式主控模块、图像采集模块、图像处理模块、测距模块和投放模块，机载定位模块、飞行控制模块、图像采集模块、图像处理模块、测距模块、机载通信模块和投放模块均与嵌入式主控模块相连接；移动平台上设有移动平台车载模块、车载通信模块、车载定位模块和定位标志，定位标志设置在移动平台的上部，车载通信模块和车载定位模块均与移动平台车载模块相连接，机载通信模块与车载通信模块通过无线技术相连接。

2.根据权利要求1所述的无人机自动对移动平台投放的飞行控制系统，其特征在于，所述无人机机载模块中设有机载协同模块，机载协同模块与嵌入式主控模块相连接；所述移动平台上设有车载协同模块，车载协同模块与移动平台车载模块相连接；机载协同模块和车载协同模块相互通信并分别调整无人机和移动平台的运动状态，车载协同模块和机载协同模块采用协同算法使人机与移动平台的运动模式达到最合适的位置，使无人机进入移动平台的目标区域正上方的位置，且无人机在运行速度上与移动平台保持相对静止的状态，完成相对运动最优的状态。

3.根据权利要求1所述的无人机自动对移动平台投放的飞行控制系统，其特征在于，所述图像采集模块设置在无人机正下方的中心位置；测量无人机与移动平台竖直高度的测距模块设置在无人机的正下方，测距模块包括超声波测距单元、激光测距测距单元、红外测距单元中的一种或几种；所述图像采集模块包括摄像头和存储模块，摄像头与存储模块相连接，存储模块与嵌入式主控模块相连接。

4.根据权利要求1所述的无人机自动对移动平台投放的飞行控制系统，其特征在于，所述嵌入式主控模块采用第三代的树莓派搭载Ubuntu16.04的系统，图像处理模块采用第三代的树莓派搭载OPENCV环境，图像处理模块通过有线连接实时获得来自图像采集模块的视频流，对移动平台上的定位标志进行图像处理和分析，获得目标移动平台进行二次精准定位。

5.根据权利要求1所述的无人机自动对移动平台投放的飞行控制系统，其特征在于，所述机载定位模块和车载定位模块均采用GPS/DGPS模块或者北斗卫星导航模块；移动平台为在陆地或海上行驶的移动平台工具；所述投放模块采用可搭载物体的装置，投放模块包括抓握式或电磁式。

6.根据权利要求1所述的无人机自动对移动平台投放的飞行控制系统，其特征在于，所述定位标志为圆环，圆环的中心设有叉号。

7.根据权利要求1所述的无人机自动对移动平台投放的飞行控制系统，其特征在于，所述图像处理模块采用霍夫圆检测方法，对图像采集模块的视频流中图像进行分析和处理，实时获得定位标志的圆心参数，送入嵌入式主控模块后使用PID算法，计算出定位标志与无人机间的实际位置偏差与角度偏差，将该数据处理成飞行姿态信号后送往飞行控制模块。

8.根据权利要求1至7中任意一项所述的无人机自动对移动平台投放的飞行控制系统，其特征在于，其实施方法的步骤为：

步骤一：启动无人机，设定需要投放物体的移动平台为目标点，将无人机遥控模式切换为GPS自动飞行模式；

步骤二：无人机与目标移动平台的位置偏差进入预设值后，嵌入式主控模块开启图像采集模块和图像处理模块，图像处理模块对所获得的图像进行图像识别，采用霍夫圆检测方法实时得到定位标志的圆环的圆心位置坐标，获取移动平台上投放目的位置坐标；

步骤三：飞行控制模块获得当前无人机飞行模式的信息，车载协同模块获得移动平台当前的运动信息，机载协同模块处理出无人机的飞行速度和角度信息；

步骤四：嵌入式主控模块经过基于图像识别的速度协同算法后，估算出下一时刻目标移动平台的移动速度、加速度以及位置信息，估算无人机的最佳速度、加速度和方向角度信息，并转化为为飞行姿态的命令；

步骤五：飞行控制模块接收飞行姿态的命令，根据测距模块实时检测的无人机与移动平台的竖直距离，完成对无人机飞行姿态及速度的调整，直至达到预设的安全投放高度；

步骤六：重复步骤二至五，直到无人机正好处于定为标志中心正上方，且高度为预设高度，运动速度和方向与移动平台保持基本一致，嵌入式主控模块启动投放模块，投放模块实现对所载物体进行投放。

9.根据权利要求8所述的无人机自动对移动平台投放的飞行控制系统，其特征在于，所述无人机的图像采集模块的摄像头获取目标移动平台上的定位标志的图像信息，嵌入式主控模块对车载定位模块返回的目标移动平台的GPS坐标进行进一步的处理：假设GPS定位误差为R米，得到的移动平台GPS坐标值是在以移动平台真实GPS坐标值为圆心，以R为半径的圆内浮动，对获得的GPS坐标求平均得到的值收敛于圆心；专业测量的GPS刷新率为50Hz，即移动平台每秒钟返回50个GPS坐标，假设目标移动平台目前的移动速度为V米每秒，t秒内，移动平台从位置x₁移动到位置x₂，移动距离为V*t，返回50*t个GPS坐标值，对50*t个GPS坐标值求平均估计位置x₁到位置x₂中间位置的GPS坐标值x，那么位置x₂=x+V*t/2，得到移动平台的实时GPS坐标。

10.根据权利要求8所述的无人机自动对移动平台投放的飞行控制系统，其特征在于，所述基于图像识别的速度协同算法的步骤如下：

步骤1：设移动平台以速度V做匀速运动，实际的运动速度Vn是在速度V的上下有一定的浮动偏差，且浮动偏差是随机的且是高斯白噪声；

步骤2：设移动平台是匀速行驶、加速度不变及运动方向固定，那么就可以根据第n时刻图像识别模块返回的速度信息估算得到其第n+1时刻移动平台的运动速度，建立目标移动平台运动预测方程为：

V(n|n-1)= V(n-1|n-1)；

式中，V(n|n-1)是利用第n-1时刻的移动速度预测的结果，V(n-1|n-1)是上一状态最佳的移动速度；

有了现在状态的预测结果V(n|n-1)，车载定位模块测量现在状态的速度测量值V’(n)，结合预测值和测量值，可以得到时刻n的最优化估算值V(n|n)：

V(n|n)=V(n|n-1)+Kg(n)*(V’(n)-H*V(n|n-1))

式中，V(n|n)是第n时刻最佳速度估算值，V’(n)是第n时刻返回的移动平台的速度测量值，Kg为卡尔曼增益，H是测量系统的参数；

步骤3：加速度的波动和图像识别到的定位标志的圆心坐标与无人机的位置坐标偏差都都看成一种高斯随机过程，同时利用步骤2的预测模型进行下一时刻加速度a(n)和位置s(n)的预测；

步骤4：根据预测到的定位标志的圆心坐标和当前无人机的实际飞行位置坐标，可以计算出对应的实际水平位置偏差(Δx_i，Δy_i)；在加上测距模块测量的当前无人机的飞行高度H_i，算出下一时刻无人机为追赶定位标志圆心应具有的飞行角度信息θ_i，计算方程如下：

；

步骤5：无人机可以根据预测的下一时刻的移动平台的速度和加速度提前作出自身速度和加速度的调整，即无人机以预测的移动平台的速度和加速度飞行；根据处理得到的角度信息飞行控制模块使无人机做出角度上的调整，使无人机获得能和目标移动平台协同运动的最佳运动速度和最佳飞行角度，确保了无人机和移动平台相对静止的运动状态的实现。