CN111142560A - 基于无人艇的无人机回收系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于无人艇的无人机回收系统及方法，所述系统包括重量传感器、计数器、显示屏、无人机通信设备、无人机控制器、图像采集设备和图像分析设备，所述图像分析设备用于分析显示屏的拍摄图像，判断显示屏中显示的已使用停机区域的数量是否小于总停机区域的数量，如果是，则确定无人艇允许无人机停放，否则，确定无人艇不允许无人机停放，并将无法停放通知通过无人机通信设备发送至远程服务器。本发明通过显示屏显示无人艇已经停放的数量，无人机进行自动识别和判断，可以实现控制每个无人艇上停放无人机的数量，并且通过对停机区域编号，无人机可以准确地停放到指定的位置，从而解决了现有技术中的技术问题。

Description

基于无人艇的无人机回收系统及方法

技术领域

本发明涉及海上无人机技术领域，具体是指一种基于无人艇的无人机回收系统及方法。

背景技术

随着社会的快速发展，无人机可以为人们提供越来越多的服务。无人机一般具有小型化、灵巧性、方便性等特点，可以广泛应用于拍摄、监测、物资投放等场景中。

近年来，随着无人艇技术的发展，无人艇已经越来越多地投入实际的海洋测量应用中去。与此同时，无人机技术发展也已经非常成熟，人们可以利用无人机执行高风险、高强度任务，最大程度上保障人类的生命安全。如果能够将无人机与无人艇技术相结合，可以大大增强无人艇的功能性。无人艇在海面上航行时，视野范围往往有限，只能依靠雷达观察物体，但雷达上只是显示一些亮点，无法判断具体是什么目标，当目标比较多的时候，亮点成为一团导致无法识别。将无人机的优势与无人艇技术融合到一起，便能够大大增加无人艇的可见视野范围。

现有技术中，无人艇在回收无人机时，往往会遇到一些困难，无人机无法准确地停放到指定的位置，并且每个无人艇上停放无人机的数量也无法进行控制。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种基于无人艇的无人机回收系统及方法，可以实现控制每个无人艇上停放无人机的数量，并且无人机可以准确地停放到指定的位置。

为了实现上述目的，本发明具有如下构成：

本发明提供了一种基于无人艇的无人机回收系统，所述系统包括：

设置于所述无人艇的各个停机区域的表面的重量传感器，用于监测所对应的停机区域的表面是否有无人机停放；

计数器，设置于所述无人艇，用于根据所述重量传感器的检测数据判断一所述停机区域检测到无人机停放时，计数器的计数值加一，以及根据所述重量传感器的检测数据判断一所述停机区域检测到无人机离开时，计数器的计数值减一；

显示屏，设置于所述无人艇，用于显示所述无人艇的总停机区域的数量和已使用停机区域的数量；

无人机通信设备，用于与远程服务器进行通信，接收无人艇的位置数据；

无人机控制器，用于根据所述无人艇的位置数据控制所述无人机飞行至无人艇的位置处；

图像采集设备，设置于所述无人机，用于采集所述无人艇上的显示屏的拍摄图像；

图像分析设备，用于分析所述显示屏的拍摄图像，判断所述显示屏中显示的已使用停机区域的数量是否小于所述总停机区域的数量，如果是，则确定所述无人艇允许无人机停放，否则，确定所述无人艇不允许无人机停放，并将无法停放通知通过所述无人机通信设备发送至所述远程服务器。

可选地，所述无人艇中，各个所述停机区域分别标注有停机区域序号；

所述无人机控制器在所述图像分析设备确定所述无人艇允许无人机停放后，根据所述显示屏中显示的已使用停机区域的数量，确定下一个可用的停机区域序号；

所述无人机控制器控制所述无人机飞行至所对应的下一个可用的停机区域的上方，控制所述无人机下降停放在对应的停机区域。

可选地，所述无人机控制器确定下一个可用的停机区域序号之后，所述图像分析设备分析所述拍摄图像中是否存在停机区域序号；

如果存在，则所述图像分析设备记录所述停机区域序号，所述无人机控制器控制所述无人机向一随机方向飞行一预定距离，所述图像采集设备重新采集拍摄图像，所述图像分析设备分析并记录所述拍摄图像中的停机区域序号；

所述控制器根据两次记录的停机区域序号的大小关系，确定所述停机区域序号随方向的变化规律，控制所述无人机飞行，且所述图像采集设备每隔预设时间重新采集拍摄图像，至所述图像分析设备分析到所述拍摄图像中的停机区域序号等于所述下一个可用的停机区域序号时，所述控制器确定所述无人机飞行至所对应的下一个可用的停机区域的上方。

可选地，所述图像分析设备分析所述拍摄图像中是否存在停机区域序号之后，还包括如下步骤：

如果不存在，所述控制器控制所述无人机向两个随机方向分别飞行一预定距离，且每次飞行后通过所述图像采集设备采集拍摄图像，并通过所述图像分析设备分析所述拍摄图像中的停机区域序号并记录，根据两次记录的停机区域序号确定停机区域序号的变化规律。

可选地，所述计数器每隔预设时间与各个所述重量传感器进行通信，如果所述计数器无法接收到一重量传感器的信号，或所述重量传感器的重量检测值超过预设重量范围，则所述计数器确定所述重量传感器对应的停机区域为已使用，并判断前一时刻所述重量传感器对应的停机区域的状态为未使用还是已使用，如果是未使用，则所述计数器的计数值加一。

可选地，各个所述停机区域还设置有状态指示灯，所述计数器确定一停机区域为已使用时，控制所述状态指示灯显示红色，所述计数器确定一停机区域为未使用时，控制所述状态指示灯显示绿色。

可选地，所述图像分析设备还用于在所述无人机降落之前，分析所述图像采集设备的拍摄图像，判断所述停机区域的状态指示灯的显示颜色，如果显示为红色，则所述控制器控制所述无人机选择下一可用的停机区域，如果显示为绿色，则所述控制器控制所述无人机降落在该停机区域。

本发明实施例还提供一种基于无人艇的无人机回收方法，采用所述的基于无人艇的无人机回收系统，所述方法包括如下步骤：

无人机通信设备与远程服务器进行通信，接收无人艇的位置数据；

无人机控制器根据所述无人艇的位置数据控制所述无人机飞行至无人艇的位置处；

图像采集设备采集所述无人艇上的显示屏的拍摄图像；

图像分析设备分析所述显示屏的拍摄图像，判断所述显示屏中显示的已使用停机区域的数量是否小于所述总停机区域的数量，如果是，则确定所述无人艇允许无人机停放，否则，确定所述无人艇不允许无人机停放，并将无法停放通知通过所述无人机通信设备发送至所述远程服务器。

可选地，所述无人艇中，各个所述停机区域分别标注有停机区域序号；

所述无人机控制器采用如下步骤控制所述无人机降落：

所述无人机控制器在所述图像分析设备确定所述无人艇允许无人机停放后，根据所述显示屏中显示的已使用停机区域的数量，确定下一个可用的停机区域序号；

所述无人机控制器控制所述无人机飞行至所对应的下一个可用的停机区域的上方，控制所述无人机下降停放在对应的停机区域。

可选地，所述方法还包括如下步骤：

所述计数器每隔预设时间与各个所述重量传感器进行通信，如果所述计数器无法接收到一重量传感器的信号，或所述重量传感器的重量检测值超过预设重量范围，则所述计数器确定所述重量传感器对应的停机区域为已使用，并判断前一时刻所述重量传感器对应的停机区域的状态为未使用还是已使用，如果是未使用，则所述计数器的计数值加一。

综上所述，与现有技术相比，本发明通过显示屏显示无人艇已经停放的数量，如果数量已经达到设定的数量，则无人机不再停放在该无人艇上，可以实现控制每个无人艇上停放无人机的数量，并且通过对停机区域编号，无人机可以准确地停放到指定的位置，从而解决了现有技术中的技术问题。

附图说明

图1为本发明一实施例的基于无人艇的无人机回收系统的结构示意图；

图2为本发明一实施例的基于无人艇的无人机回收方法的流程图；

图3为本发明一实施例的无人机控制器控制无人机降落的流程图。

附图标记：

无人艇 M100

重量传感器 M110

计数器 M120

显示屏 M130

无人机 M200

无人机通信设备 M210

无人机控制器 M220

图像采集设备 M230

图像分析设备 M240

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略对它们的重复描述。

所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本发明的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员应意识到，没有特定细节中的一个或更多，或者采用其它的方法、组元、材料等，也可以实践本发明的技术方案。在某些情况下，不详细示出或描述公知结构、材料或者操作以避免模糊本发明。

如图1所示，为了解决现有技术中的技术问题，本发明提供了一种基于无人艇的无人机回收系统，包括无人艇M100和无人机M200，具体地，所述无人艇M100上设置有如下各个部件：

设置于所述无人艇的各个停机区域的表面的重量传感器M110，用于监测所对应的停机区域的表面是否有无人机停放；每个停机区域中可以设置多个重量传感器M110，在停机区域中分散布置，保证可以快速检测到是否有无人机停放；

计数器M120，设置于所述无人艇，用于根据所述重量传感器M110的检测数据判断一所述停机区域检测到无人机停放时，计数器M120的计数值加一，以及根据所述重量传感器M110的检测数据判断一所述停机区域检测到无人机离开时，计数器M120的计数值减一，因此，所述计数器M120可以对当前无人艇上已经停放的无人机的数量进行计数；

显示屏M130，设置于所述无人艇，用于显示所述无人艇的总停机区域的数量和已使用停机区域的数量；所述显示屏M130可以采用液晶显示屏，根据计数器M120的计数值确定所述无人艇已使用停机区域的数量。

所述无人机M200上设置有如下部件：

无人机通信设备M210，用于与远程服务器进行通信，接收无人艇的位置数据，所述无人机通信设备M210可以是WIFI通信设备、3G通信设备、4G通信设备、CDMA通信设备等等；

无人机控制器M220，用于根据所述无人艇的位置数据控制所述无人机飞行至无人艇的位置处；所述无人艇的位置数据可以是无人艇在地球坐标系中的三维坐标；所述无人艇中设置有GPS定位设备，定时将无人艇的位置数据上报给远程服务器，而无人机中也设置有GPS定位设备，用于确定自身的位置数据，并且由无人机控制器M220根据自身的位置数据和无人艇的位置数据控制无人机的飞行路径；

图像采集设备M230，设置于所述无人机，用于采集所述无人艇上的显示屏M130的拍摄图像；所述图像采集设备M230可以是设置在无人机前方、后方、左侧、右侧或者底部的摄像头，用于根据无人机控制器M220的指令拍摄图像；

图像分析设备M240，用于分析所述显示屏M130的拍摄图像，判断所述显示屏M130中显示的已使用停机区域的数量是否小于所述总停机区域的数量，如果是，则确定所述无人艇允许无人机停放，否则，确定所述无人艇不允许无人机停放，并将无法停放通知通过所述无人机通信设备M210发送至所述远程服务器。

所述远程服务器接收到所述无法停放通知后，可以将所述无人艇标记为已停满，不再分配无人机给该无人艇，并且分配一个未被标记为已停满的无人艇给该无人机，将新的无人艇的位置数据发送给该无人机。

因此，本发明通过显示屏M130显示无人艇已经停放的数量，并通过计数器M120对无人艇上的无人机停放数量进行计数，如果数量已经达到设定的数量，则无人机不再停放在该无人艇上，可以实现控制每个无人艇上停放无人机的数量，并且通过对停机区域编号，无人机可以准确地停放到指定的位置。

在该实施例中，所述无人艇中，各个所述停机区域分别标注有停机区域序号；无人机在停放在无人艇上时，根据停机区域序号依次选择可用的停机区域。例如，前五个停机区域已经有无人机停放，则无人机停放在第六个停机区域。

所述无人机控制器M220在所述图像分析设备M240确定所述无人艇允许无人机停放后，根据所述显示屏M130中显示的已使用停机区域的数量，确定下一个可用的停机区域序号；例如，显示屏M130中显示总停机区域数量为20，已使用停机区域的数量为5，可用的停机区域数量为15，并且可用的停机区域中最靠前的是第六个停机区域，选择下一个可用的停机区域序号为6。

所述无人机控制器M220控制所述无人机飞行至所对应的下一个可用的停机区域的上方，控制所述无人机下降停放在对应的停机区域。

在该实施例中，所述无人机控制器M220确定下一个可用的停机区域序号之后，所述图像分析设备M240分析所述拍摄图像中是否存在停机区域序号。

如果存在，则所述图像分析设备M240记录所述停机区域序号，所述无人机控制器M220控制所述无人机向一随机方向飞行一预定距离，所述图像采集设备M230重新采集拍摄图像，所述图像分析设备M240分析并记录所述拍摄图像中的停机区域序号；

所述控制器根据两次记录的停机区域序号的大小关系，确定所述停机区域序号随方向的变化规律，控制所述无人机飞行，且所述图像采集设备M230每隔预设时间重新采集拍摄图像，至所述图像分析设备M240分析到所述拍摄图像中的停机区域序号等于所述下一个可用的停机区域序号时，所述控制器确定所述无人机飞行至所对应的下一个可用的停机区域的上方。

因此，本发明可以控制无人机准确地停放在各个停机区域的位置，并且可以控制无人机按照顺序依次停放，方便管理。

在该实施例中，所述图像分析设备M240分析所述拍摄图像中是否存在停机区域序号之后，还包括如下步骤：

如果所述拍摄图像中不存在停机区域序号，所述控制器控制所述无人机向两个随机方向分别飞行一预定距离，且每次飞行后通过所述图像采集设备M230采集拍摄图像，并通过所述图像分析设备M240分析所述拍摄图像中的停机区域序号并记录，根据两次记录的停机区域序号确定停机区域序号的变化规律。

在该实施例中，所述计数器M120每隔预设时间与各个所述重量传感器M110进行通信，如果所述计数器M120无法接收到一重量传感器M110的信号，或所述重量传感器M110的重量检测值超过预设重量范围，则所述计数器M120确定所述重量传感器M110对应的停机区域为已使用，并判断前一时刻所述重量传感器M110对应的停机区域的状态为未使用还是已使用，如果是未使用，则所述计数器M120的计数值加一。

因此，在重量传感器M110出现故障的情况下，为了避免无人机重复停放，则先将其标记为已使用，等待工作人员检修后再恢复正常使用。

在该实施例中，各个所述停机区域还设置有状态指示灯，所述计数器M120确定一停机区域为已使用时，控制所述状态指示灯显示红色，所述计数器M120确定一停机区域为未使用时，控制所述状态指示灯显示绿色。

在该实施例中，所述图像分析设备M240还用于在所述无人机降落之前，分析所述图像采集设备M230的拍摄图像，判断所述停机区域的状态指示灯的显示颜色，如果显示为红色，则所述控制器控制所述无人机选择下一可用的停机区域，如果显示为绿色，则所述控制器控制所述无人机降落在该停机区域。

因此，本发明通过检测状态指示灯的颜色即可以确定当前停机区域是否可用。在根据重量传感器M110的检测确定一个停机区域已经被使用时，状态指示灯的颜色显示为红色，避免计算错误而导致多个无人机停放在一个停机区域。

如图2所示，本发明实施例还提供一种基于无人艇的无人机回收方法，采用所述的基于无人艇的无人机回收系统，所述方法包括如下步骤：

无人机通信设备与远程服务器进行通信，接收无人艇的位置数据；

无人机控制器根据所述无人艇的位置数据控制所述无人机飞行至无人艇的位置处；

图像采集设备采集所述无人艇上的显示屏的拍摄图像；

图像分析设备分析所述显示屏的拍摄图像，判断所述显示屏中显示的已使用停机区域的数量是否小于所述总停机区域的数量，如果是，则确定所述无人艇允许无人机停放，否则，确定所述无人艇不允许无人机停放，并将无法停放通知通过所述无人机通信设备发送至所述远程服务器。

因此，本发明通过显示屏显示无人艇已经停放的数量，并通过计数器对无人艇上的无人机停放数量进行计数，如果数量已经达到设定的数量，则无人机不再停放在该无人艇上，可以实现控制每个无人艇上停放无人机的数量，并且通过对停机区域编号，无人机可以准确地停放到指定的位置。

所述无人艇中，各个所述停机区域分别标注有停机区域序号；无人机在停放在无人艇上时，根据停机区域序号依次选择可用的停机区域。例如，前五个停机区域已经有无人机停放，则无人机停放在第六个停机区域。

如图3所示，所述无人机控制器采用如下步骤控制所述无人机降落：

所述无人机控制器在所述图像分析设备确定所述无人艇允许无人机停放后，根据所述显示屏中显示的已使用停机区域的数量，确定下一个可用的停机区域序号；

所述无人机控制器控制所述无人机飞行至所对应的下一个可用的停机区域的上方，控制所述无人机下降停放在对应的停机区域。

所述无人机回收方法还包括如下步骤：

所述计数器每隔预设时间与各个所述重量传感器进行通信，如果所述计数器无法接收到一重量传感器的信号，或所述重量传感器的重量检测值超过预设重量范围，则所述计数器确定所述重量传感器对应的停机区域为已使用，并判断前一时刻所述重量传感器对应的停机区域的状态为未使用还是已使用，如果是未使用，则所述计数器的计数值加一。

本发明的基于无人艇的无人机回收方法中，各个步骤的具体实现方式可以采用所述基于无人艇的无人机回收系统中各个模块的功能实现方式，此处不予赘述。

综上所述，与现有技术相比，本发明通过显示屏显示无人艇已经停放的数量，如果数量已经达到设定的数量，则无人机不再停放在该无人艇上，可以实现控制每个无人艇上停放无人机的数量，并且通过对停机区域编号，无人机可以准确地停放到指定的位置，从而解决了现有技术中的技术问题。

在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (10)

1.一种基于无人艇的无人机回收系统，其特征在于，所述系统包括：

设置于所述无人艇的各个停机区域的表面的重量传感器，用于监测所对应的停机区域的表面是否有无人机停放；

计数器，设置于所述无人艇，用于根据所述重量传感器的检测数据判断一所述停机区域检测到无人机停放时，计数器的计数值加一，以及根据所述重量传感器的检测数据判断一所述停机区域检测到无人机离开时，计数器的计数值减一；

显示屏，设置于所述无人艇，用于显示所述无人艇的总停机区域的数量和已使用停机区域的数量；

无人机通信设备，用于与远程服务器进行通信，接收无人艇的位置数据；

无人机控制器，用于根据所述无人艇的位置数据控制所述无人机飞行至无人艇的位置处；

图像采集设备，设置于所述无人机，用于采集所述无人艇上的显示屏的拍摄图像；

图像分析设备，用于分析所述显示屏的拍摄图像，判断所述显示屏中显示的已使用停机区域的数量是否小于所述总停机区域的数量，如果是，则确定所述无人艇允许无人机停放，否则，确定所述无人艇不允许无人机停放，并将无法停放通知通过所述无人机通信设备发送至所述远程服务器。

2.根据权利要求1所述的基于无人艇的无人机回收系统，其特征在于，所述无人艇中，各个所述停机区域分别标注有停机区域序号；

所述无人机控制器在所述图像分析设备确定所述无人艇允许无人机停放后，根据所述显示屏中显示的已使用停机区域的数量，确定下一个可用的停机区域序号；

所述无人机控制器控制所述无人机飞行至所对应的下一个可用的停机区域的上方，控制所述无人机下降停放在对应的停机区域。

3.根据权利要求2所述的基于无人艇的无人机回收系统，其特征在于，所述无人机控制器确定下一个可用的停机区域序号之后，所述图像分析设备分析所述拍摄图像中是否存在停机区域序号；

如果存在，则所述图像分析设备记录所述停机区域序号，所述无人机控制器控制所述无人机向一随机方向飞行一预定距离，所述图像采集设备重新采集拍摄图像，所述图像分析设备分析并记录所述拍摄图像中的停机区域序号；

所述控制器根据两次记录的停机区域序号的大小关系，确定所述停机区域序号随方向的变化规律，控制所述无人机飞行，且所述图像采集设备每隔预设时间重新采集拍摄图像，至所述图像分析设备分析到所述拍摄图像中的停机区域序号等于所述下一个可用的停机区域序号时，所述控制器确定所述无人机飞行至所对应的下一个可用的停机区域的上方。

4.根据权利要求3所述的基于无人艇的无人机回收系统，其特征在于，所述图像分析设备分析所述拍摄图像中是否存在停机区域序号之后，还包括如下步骤：

如果不存在，所述控制器控制所述无人机向两个随机方向分别飞行一预定距离，且每次飞行后通过所述图像采集设备采集拍摄图像，并通过所述图像分析设备分析所述拍摄图像中的停机区域序号并记录，根据两次记录的停机区域序号确定停机区域序号的变化规律。

5.根据权利要求1所述的基于无人艇的无人机回收系统，其特征在于，所述计数器每隔预设时间与各个所述重量传感器进行通信，如果所述计数器无法接收到一重量传感器的信号，或所述重量传感器的重量检测值超过预设重量范围，则所述计数器确定所述重量传感器对应的停机区域为已使用，并判断前一时刻所述重量传感器对应的停机区域的状态为未使用还是已使用，如果是未使用，则所述计数器的计数值加一。

6.根据权利要求5所述的基于无人艇的无人机回收系统，其特征在于，各个所述停机区域还设置有状态指示灯，所述计数器确定一停机区域为已使用时，控制所述状态指示灯显示红色，所述计数器确定一停机区域为未使用时，控制所述状态指示灯显示绿色。

7.根据权利要求6所述的基于无人艇的无人机回收系统，其特征在于，所述图像分析设备还用于在所述无人机降落之前，分析所述图像采集设备的拍摄图像，判断所述停机区域的状态指示灯的显示颜色，如果显示为红色，则所述控制器控制所述无人机选择下一可用的停机区域，如果显示为绿色，则所述控制器控制所述无人机降落在该停机区域。

8.一种基于无人艇的无人机回收方法，其特征在于，采用权利要求1至7中任一项所述的基于无人艇的无人机回收系统，所述方法包括如下步骤：

无人机通信设备与远程服务器进行通信，接收无人艇的位置数据；

无人机控制器根据所述无人艇的位置数据控制所述无人机飞行至无人艇的位置处；

图像采集设备采集所述无人艇上的显示屏的拍摄图像；

图像分析设备分析所述显示屏的拍摄图像，判断所述显示屏中显示的已使用停机区域的数量是否小于所述总停机区域的数量，如果是，则确定所述无人艇允许无人机停放，否则，确定所述无人艇不允许无人机停放，并将无法停放通知通过所述无人机通信设备发送至所述远程服务器。

9.根据权利要求8所述的基于无人艇的无人机回收方法，其特征在于，所述无人艇中，各个所述停机区域分别标注有停机区域序号；

所述无人机控制器采用如下步骤控制所述无人机降落：

所述无人机控制器在所述图像分析设备确定所述无人艇允许无人机停放后，根据所述显示屏中显示的已使用停机区域的数量，确定下一个可用的停机区域序号；

所述无人机控制器控制所述无人机飞行至所对应的下一个可用的停机区域的上方，控制所述无人机下降停放在对应的停机区域。

10.根据权利要求9所述的基于无人艇的无人机回收方法，其特征在于，所述方法还包括如下步骤：

所述计数器每隔预设时间与各个所述重量传感器进行通信，如果所述计数器无法接收到一重量传感器的信号，或所述重量传感器的重量检测值超过预设重量范围，则所述计数器确定所述重量传感器对应的停机区域为已使用，并判断前一时刻所述重量传感器对应的停机区域的状态为未使用还是已使用，如果是未使用，则所述计数器的计数值加一。

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