CN109508040A - 一种无人机精准定位降落系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种无人机精准定位降落系统，包括三维坐标算法模块，用于判断无人机离起始点和目标点的距离；北斗导航模块，用于获得起始点、目标点和行进过程点的经纬度值，并通过算法转化成本系统所采用的三维坐标值，辅助修正路径；超声波测距模块，用于获得竖直方向的距离，并转换为系统坐标系中的数值，辅助修正无人机位置；摄像模块，用于判断无人机是否处于起始点或目标点附近，并辅助修正无人机系统坐标值；所述三维坐标算法模块与北斗导航模块、超声波测距模块和摄像模块分别连接。本发明结合超声波测距模块和摄像机拍照模块获取降落时的无人机位置信息，可以获得精准定位信息。
Description
技术领域
本发明涉及无人机领域，具体涉及一种无人机精准定位降落系统及方法。
背景技术
无人机具有体积小、成本低、机动性好、隐身能力强等优点而广泛应用于国防军工、快递运输、交通安全、地质勘探等领域。
现有无人机的使用通常采用遥控技术，利用微波通信，通过摄像头的视频画面远距离操控无人机进行作业，该技术由于需要人工实时操作，因此可以方便的控制无人机的速度、方向等参数，缺点是一旦通信网络出现故障比如黑客拦截、气候或者地理环境影响就会出现不可控的情况，而此时的状况会给无人机带来坠毁或者难以返航的高风险。
无人机定位技术有利于在无人遥控的时候无人机能根据定位信息进行导航，从而飞行到作业点或者返航回起始点。该技术由于未采用微波远程通信，因此避免了遥控中可能出现的被拦截等缺点。
现有的精密定位技术通常采用造价昂贵、体积庞大的惯性导航设备，常用于大型飞行设备如飞机、火箭、卫星等。但该技术在北斗导航或GPS信号较弱的环境下，将很难获得无人机的位置信息，并且常规的卫星导航精度一般大于5米，无法保障微小型无人机的精准降落，更为重要的，卫星导航技术无法正确区分无人机距离地面的高度信息，高度相差几十米都将获得相近的位置信息。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种无人机精准定位降落系统及方法
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种无人机精准定位降落系统，包括三维坐标算法模块，用于判断无人机离起始点和目标点的距离；北斗导航模块，用于获得起始点、目标点和行进过程点的经纬度值，并通过算法转化成本系统所采用的三维坐标值，辅助修正路径；超声波测距模块，用于获得竖直方向的距离，并转换为系统坐标系中的数值，辅助修正无人机位置；摄像模块，用于判断无人机是否处于起始点或目标点附近，并辅助修正无人机系统坐标值；所述三维坐标算法模块与北斗导航模块、超声波测距模块和摄像模块分别连接。
进一步的，所述三维坐标算法模块包括硬件和软件两部分。
进一步的，所述硬件采用CPU核心大于4，频率大于1.5GHz，线程大于2。
进一步的，所速软件部分采用深度神经网络修正的坐标计算方法。
进一步的，所述北斗导航模块提供串口输出。
进一步的，所述的一种无人机精准定位降落系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1:无人机通过北斗导航模块和三维坐标算法模块定位结果飞行到降落点上方；
步骤S2:通过超声波测距模块获取离地高度，并调整无人接离地距离；
步骤S3:通过摄像模块获取降落点图像信息，并传送至三维坐标算法模块，进行目标轮廓识别并与学习记忆结果相比较，调整无人机位置；
步骤S4:重复步骤S2-S3,直至无人机精准定位降落。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
本发明采用基于小批量数据深度学习的三维坐标算法模块，可以在飞行阶段获得路径记忆能力，并可大幅减少降落阶段迭代测距-拍照-定位的进程，并结合超声波测距模块和摄像机拍照模块获取降落时的无人机位置信息，可以获得精准定位信息，提高定位精度的同时提高效率，成本低、体积小、效率高、定位精准。
附图说明
图1是本发明系统使用图
其中a1、a2为摄像头变焦和光圈阶段；b为超声波测距。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。
请参照图1，本发明提供一种无人机精准定位降落系统，包括三维坐标算法模块，用于判断无人机离起始点和目标点的距离；北斗导航模块，用于获得起始点、目标点和行进过程点的经纬度值，并通过算法转化成本系统所采用的三维坐标值，辅助修正路径；超声波测距模块，用于获得竖直方向的距离，并转换为系统坐标系中的数值，辅助修正无人机位置；摄像模块，用于判断无人机是否处于起始点或目标点附近，并辅助修正无人机系统坐标值；所述三维坐标算法模块与北斗导航模块、超声波测距模块和摄像模块分别连接。
在本实施例中，所述三维坐标算法模块包括硬件和软件两部分，硬件提供用于串、并口，接收来自北斗导航、超声波测距和摄像头拍照的数据，所述硬件采用CPU核心大于4，频率大于1.5GHz，线程大于2。所速软件部分采用深度神经网络修正的坐标计算方法。
在本实施例中，所述北斗导航模块包括6轴（9轴）加速度传感器、北斗（GPS）定位器等。所述加速度传感器能提供三维加速度值、三维角速度和角度、方向、温度等数据；所述北斗定位器能提供精度5米左右的经纬度值；所述北斗导航模块提供串口输出。
在本实施例中，摄像头拍照模块提供USB输出；所述摄像头具备程控变焦和变光圈能力；所述摄像头像素大于300万。
在本实施例中，所述的一种无人机精准定位降落系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1:无人机通过北斗导航模块和三维坐标算法模块定位结果飞行到降落点上方；
步骤S2:通过超声波测距模块获取离地高度，并调整无人接离地距离；
步骤S3:通过摄像模块获取降落点图像信息，并传送至三维坐标算法模块，进行目标轮廓识别并与学习记忆结果相比较，调整无人机位置；
步骤S4:重复步骤S2-S3,直至无人机精准定位降落。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (6)
1.一种无人机精准定位降落系统，其特征在于：包括三维坐标算法模块，用于判断无人机离起始点和目标点的距离；北斗导航模块，用于获得起始点、目标点和行进过程点的经纬度值，并通过算法转化成本系统所采用的三维坐标值，辅助修正路径；超声波测距模块，用于获得竖直方向的距离，并转换为系统坐标系中的数值，辅助修正无人机位置；摄像模块，用于判断无人机是否处于起始点或目标点附近，并辅助修正无人机系统坐标值；所述三维坐标算法模块与北斗导航模块、超声波测距模块和摄像模块分别连接。
2.根据权利要求1所述的一种无人机精准定位降落系统，其特征在于：所述三维坐标算法模块包括硬件和软件两部分。
3.根据权利要求2所述的一种无人机精准定位降落系统，其特征在于：所述硬件采用的CPU核心大于4，频率大于1.5GHz，线程大于2。
4.根据权利要求2所述的一种无人机精准定位降落系统，其特征在于：所速软件部分采用深度神经网络修正的坐标计算方法。
5.根据权利要求1所述的一种无人机精准定位降落系统，其特征在于：所述北斗导航模块提供串口输出。
6.根据权利要求1所述的一种无人机精准定位降落系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1:无人机通过北斗导航模块和三维坐标算法模块定位结果飞行到降落点上方；
步骤S2:通过超声波测距模块获取离地高度，并调整无人接离地距离；
步骤S3:通过摄像模块获取降落点图像信息，并传送至三维坐标算法模块，进行目标轮廓识别并与学习记忆结果相比较，调整无人机位置；
步骤S4:重复步骤S2-S3,直至无人机精准定位降落。
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Publications (1)
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