CN111399526A - 一种车载无人机激光图像定位装置和方法 - Google Patents

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杨龙兴
顾杰宁
杨浩轩
张陈
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    • G05D1/08—Control of attitude, i.e. control of roll, pitch, or yaw
    • G05D1/0808—Control of attitude, i.e. control of roll, pitch, or yaw specially adapted for aircraft
    • G—PHYSICS
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Abstract

本发明涉及无人机设计领域，尤其涉及一种车载无人机激光图像定位装置和方法，包括无人机、图像传感器、十字激光定位器和载具卡车，图像传感器和十字激光定位器固定在无人机的底面，十字激光定位器的中心线和无人机的底面呈锐角夹角布置，采用图像传感器和十字激光定位器相结合作为精准定位装置实现无人机自动精准降落到载具卡车上。

Description

一种车载无人机激光图像定位装置和方法
技术领域
本发明涉及无人机设计领域，尤其涉及一种车载无人机激光图像定位装置和方法。
背景技术
近半个世纪以来，由于农工商业对无人机需求的急剧增加，无人机在民用领域得到了空前的发展，其飞行的稳定性已得到了很好保证，但无人机在使用过程中，绝大部分需要通过载具运输到飞行空域再起飞作业，在无人机作业完成后，又需要通过飞行引导定位回到载具中运送回去。目前，无人机自动飞回载具并精准降落问题主要还是靠人工引导完成，为了能自主识别降落到载具中，有通过地面固定定位二维码图像识别方案，也有用载具图像特征识别的方法，但有时特征不明显寻找困难，有时定位不太准确。
发明内容
本发明的目的是克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种车载无人机激光图像定位装置，使得无人机能够快速识别并自动精准降落到载具卡车上。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种车载无人机激光图像定位装置，包括无人机、图像传感器、十字激光定位器和载具卡车，图像传感器和十字激光定位器固定在无人机的底面，十字激光定位器的中心线和无人机的底面呈锐角夹角布置。
优选的，十字激光定位器的中心线和无人机的底面中部位置临近布置。
有益效果：采用图像传感器和十字激光定位器相结合作为精准定位装置实现无人机自动精准降落到载具卡车上。
本发明的另一个目的是克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种车载无人机激光图像定位方法，使得无人机能够快速识别并自动精准降落到载具上。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种车载无人机激光图像定位方法，包括：
当无人机完成飞行任务飞回载具卡车上方时，启动图像传感器和十字激光定位器；
通过图像传感器获取载具卡车的位置，通过十字激光定位器发出十字交叉激光线，其中激光的X向投射线被载具卡车的载物平面、载具卡车的四周挡板和地面分割成多段投射线，激光的Y向投射线也会分割成多段；
计算图像传感器中十字交叉点和分割线长度，并调整无人机的位置和姿态，通过标定Y向投射线在图像中的距离计算出无人机与地面之间高度，使十字交叉点位于中间位置可自动准确降落无人机至载具卡车上。
有益效果：采用图像传感器和十字激光定位器相结合作为精准定位装置实现无人机自动精准降落到载具卡车上。
附图说明
图1是本发明中无人机落在载具卡车中的结构图；
图2是无人机的结构图。
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。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
一种车载无人机激光图像定位装置，包括无人机10、图像传感器20、十字激光定位器30和载具卡车40，图像传感器20和十字激光定位器30固定在无人机10的底面，十字激光定位器30的中心线和无人机10的底面呈锐角夹角布置。
本申请通过采用图像传感器20和十字激光定位器30作为精准定位装置实现无人机10自动降落至载具卡车40上，具体的定位原理如下：
无人机10完成任务返航后要自动识别载具卡车40的位置与距离。其识别原理如图2所示，当无人机10飞至载具卡车40上方时，无人机10开启图像传感器20和十字激光定位器30，首先通过图像传感器20来获取载具卡车40的所在位置，由于十字激光定位器30垂直投射到平面上时，十字交叉点平分纵横线段，因此，十字激光定位器30在图像视场中交叉点是否平分可以检测出飞机姿态，本发明只采用与图像传感器20平行的Y向(纵向)线段检测，激光十字交叉点平分Y向线段则无人机10俯仰姿态水平；再通过标定Y在图像视场中的长度与投射面之间距离，检测出无人机10离地面高度；当无人机10自行飞行至载具卡车40正上方时，十字激光定位器30的X向(横向)斜射线投射到载具卡车上方，这时X向投射线将在图像传感器20视场中被载具卡车40的载物平面、载具卡车40的四周挡板和地面分割成多段投射线，同样Y向投射线也有分割现象(由于与图像传感器20平行在一定的位置才明显)，计算图像传感器20中十字交叉点和分割线长度，并调整无人机10的位置和姿态，使十字交叉点位于中间位置可自动准确降落无人机10至载具卡车40上。
优选的，十字激光定位器30的中心线和无人机10的底面中部位置临近布置。
一种车载无人机激光图像定位方法，包括：
当无人机10完成飞行任务飞回载具卡车40上方时，启动图像传感器20和十字激光定位器30；
通过图像传感器20获取载具卡车40的位置，通过十字激光定位器30发出十字交叉激光线，其中激光的X向投射线被载具卡车40的载物平面、载具卡车40的四周挡板和地面分割成多段投射线，激光的Y向投射线也会分割成多段；
计算图像传感器20中十字交叉点和分割线长度，并调整无人机10的位置和姿态，通过标定Y向投射线在图像中的距离计算出无人机10与地面之间高度，使十字交叉点位于中间位置可自动准确降落无人机10至载具卡车40上。
应当理解，以上所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。由本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (3)

1.一种车载无人机激光图像定位装置，其特征在于：包括无人机(10)、图像传感器(20)、十字激光定位器(30)和载具卡车(40)，图像传感器(20)和十字激光定位器(30)固定在无人机(10)的底面，十字激光定位器(30)的中心线和无人机(10)的底面呈锐角夹角布置。
2.一种车载无人机激光图像定位方法，其特征在于，包括：
当无人机(10)完成飞行任务飞回载具卡车(40)上方时，启动图像传感器(20)和十字激光定位器(30)；
通过图像传感器(20)获取载具卡车(40)的位置，通过十字激光定位器(30)发出十字交叉激光线，其中激光的X向投射线被载具卡车(40)的载物平面、载具卡车(40)的四周挡板和地面分割成多段投射线，激光的Y向投射线也会分割成多段；
计算图像传感器(20)中十字交叉点和分割线长度，并调整无人机(10)的位置和姿态，通过标定Y向投射线在图像中的距离计算出无人机(10)与地面之间高度，使十字交叉点位于中间位置可自动准确降落无人机(10)至载具卡车(40)上。
3.根据权利要求1所述的车载无人机激光图像定位装置，其特征在于：十字激光定位器(30)的中心线和无人机(10)的底面中部位置临近布置。
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