CN112269399A - 应用于无人机的主动回收控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种应用于无人机的主动回收方法及装置，方法包括获取回收基站的位置信息；将回收基站的位置信息作为目标点，控制无人机向目标点飞行；获取回收基站的进口方向、运动速度和运动方向，然后调整无人机对准回收基站的进口方向，并将无人机的运动速度和运动方向分别与回收基站的运动速度和运动方向调整为一致；最后向回收基站发送降落请求，并在接收到回收基站反馈的同意降落指令后，控制无人机降落到回收基站的降落点。本发明提供的应用于无人机的主动回收方案，主要依靠无人机自动控制，飞向并降落到回收基站，而不需要接收回收基站的控制进行强制回收，进而减少了对导航系统的依赖，降低了回收成本以及减小了操作难度。

Description

应用于无人机的主动回收控制方法及装置

技术领域

本发明涉及无人机(即无人驾驶飞机)技术领域，更具体地说，涉及应用于无人机的主动回收控制方法及装置。

背景技术

无人机与有人驾驶的飞机相比，具有体积小、造价低、使用方便、对环境要求低、省去人工驾驶和操作等优点，在军事、民用领域得到较多应用。由于无人机内没有人为控制，缺乏主观判断，无人机的回收技术显得尤为重要。通过导航系统提供各类飞行信息(速度、姿态和位置等)，以控制无人机回收。

目前，用于无人机回收的导航系统包括雷达导航、遥测设备导航、GPS(GlobalPositioning System，全球定位系统)组合导航和激光引导导航等。采用雷达导航进行无人机回收的方式，需要使用地面雷达站，导致该方式使用范围受到限制，且价格昂贵。相较于采用雷达导航，采用遥测设备导航或GPS组合导航进行无人机回收的方式，成本较低，但是定位精度差。采用激光引导导航进行无人机回收的方式，操作难度大，激光必须照射到机载激光探测器上才可以。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种应用于无人机的主动回收控制方法及装置，欲减少无人机回收过程中对导航系统的依赖，降低回收成本以及减小操作难度。

为了实现上述目的，现提出的方案如下：

第一方面，提供一种应用于无人机的主动回收方法，包括：

获取回收基站的位置信息；

将所述位置信息作为目标点，控制无人机向所述目标点飞行；

在所述控制无人机向所述目标点飞行的过程中，获取回收基站的进口方向；

在得到所述进口方向后，获取回收基站的运动速度和运动方向；

调整无人机对准所述进口方向，并将无人机的运动速度和运动方向分别与所述回收基站的运动速度和运动方向调整为一致；

向所述回收基站发送降落请求，并在接收到所述回收基站反馈的同意降落指令后，控制无人机降落到所述回收基站的降落点。

优选的，利用图像识别技术识别得到回收基站的位置信息、进口方向、运动速度和/或运动方向。

优选的，所述获取回收基站的位置信息，具体包括：

向回收基站发送位置请求，以使所述回收基站回传其位置信息；

接收所述回收基站回传的位置信息。

优选的，在向所述回收基站发送降落请求之后，且在接收到所述回收基站反馈的同意降落指令之前，还包括：

接收到所述回收基站反馈的复飞指令，控制无人机飞行一圈再执行调整无人机对准所述进口方向，并将无人机的运动速度和运动方向分别与所述回收基站的运动速度和运动方向调整为一致，以及向所述回收基站发送降落请求的步骤。

优选的，在控制无人机降落到所述回收基站的降落点的过程中，利用RTK(Real-time kinematic，实时动态载波相位差分技术)辅助定位、识别降落位置引导标识和/或识别二维码的方式，进行无人机位置调整。

第二方面，提供一种应用于无人机的主动回收装置，包括：

位置信息获取单元，用于获取回收基站的位置信息；

返航航线单元，用于将所述位置信息作为目标点，控制无人机向所述目标点飞行；

进口方向检测单元，用于在所述控制无人机向所述目标点飞行的过程中，获取回收基站的进口方向；

运动速度和运动方向检测单元，用于在得到所述进口方向后，获取回收基站的运动速度和运动方向；

位置调整单元，用于调整无人机对准所述进口方向，并将无人机的运动速度和运动方向分别与所述回收基站的运动速度和运动方向调整为一致；

进场航线单元，用于向所述回收基站发送降落请求，并在接收到所述回收基站反馈的同意降落指令后，控制无人机降落到所述回收基站的降落点。

优选的，利用图像识别技术识别得到回收基站的位置信息、进口方向、运动速度和/或运动方向。

优选的，所述位置信息获取单元，具体用于：

向回收基站发送位置请求，以使所述回收基站回传其位置信息；

接收所述回收基站回传的位置信息。

优选的，所述应用于无人机的主动回收装置，还包括：

复飞航线单元，用于接收到所述回收基站反馈的复飞指令时，控制无人机飞行一圈再执行所述位置调整单元和所述进场航线单元。

优选的，所述进场航线单元，具体用于：

在控制无人机降落到所述回收基站的降落点的过程中，利用RTK辅助定位、识别降落位置引导标识和/或识别二维码的方式，进行无人机自身位置调整。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

上述技术方案提供的一种应用于无人机的主动回收方法及装置，方法包括获取回收基站的位置信息；将回收基站的位置信息作为目标点，控制无人机向目标点飞行；获取回收基站的进口方向、运动速度和运动方向，然后调整无人机对准回收基站的进口方向，并将无人机的运动速度和运动方向分别与回收基站的运动速度和运动方向调整为一致；最后向回收基站发送降落请求，并在接收到回收基站反馈的同意降落指令后，控制无人机降落到回收基站的降落点。本发明提供的应用于无人机的主动回收方案，主要依靠无人机的自动控制，飞向并降落到回收基站，而不需要接收回收基站的控制进行强制回收，进而减少了对导航系统的依赖，降低了回收成本以及减小了操作难度。

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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种回收基站的俯视图；

图2为本发明实施例提供的一种应用于无人机的主动回收方法的流程图；

图3为本发明实施例提供的一种应用于无人机的主动回收装置的示意图。

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做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。

回收基站包括降落回收区和存储区，为无人机提供存储和起降位置。回收基站还可以设置无人机夹持固定装置和无人机充电装置。在一些具体实施例中，回收基站可以是固定的专用回收平台，也可以是能移动的回收舰、回收车和回收船等，还可以是比无人机体积大很多的另外一个无人机(即回收母机)。回收基站可以是运动的，也可以是静止的。

回收基站有明确的形状辨识度和进口方向标识。回收基站的降落回收区有降落位置引导标识或二维码，使无人机得到降落位置指引信息。降落位置引导标识和二维码均是由大标识嵌套小标识做成的混合标识。例如，混合标识最外围轮廓可以是5m×5m的矩形，无人机在远方时先识别到最大轮廓的标识，随着距离的拉近，能识别到较小轮廓的标识，这样一步步引导无人机降落在降落回收区。回收基站设置的无人机夹持固定装置具体可以是移动的无人机机械锁定结构。存储区内设置有标准存储位，各个存储位上设置有无人机充电装置，以对无人机进行自动充电。示例性的，图1为一种回收基站的俯视图，降落位置引导标识11由一个大圆形标识内嵌一个小箭头标识形成。存储区设置有六个存储位，每个存储位包括对应标识，分别为1、2、3、4、5、6。

参见图2，为本实施例提供的一种应用于无人机的主动回收方法，该应用于无人机的主动回收方法由无人机中的控制器执行。该应用于无人机的主动回收方法，包括以下步骤：

S21：获取回收基站的位置信息。

无人机执行完任务需要回收到回收基站时，触发本发明提供的主动回收方法。具体的，回收基站可以安装定位系统，例如GPS，以向无人机传输回收基站的位置信息。还可以利用无人机上安装的图像采集装置，例如探测镜头，采集图像并利用图像识别技术识别回收基站的位置信息，以及识别降落位置引导标识或二维码。

在一些具体实施例中，执行步骤S21具体可以包括无人机向回收基站发送位置请求，以使回收基站回传其位置信息，回收基站接收到无人机发送的位置请求后，向无人机传输回收基站的位置信息；无人机接收回收基站回传的位置信息。

在另一些具体实施例中，执行步骤S21具体可以包括通过图像识别技术识别得到回收基站的位置信息。

需要说明的是，在通过探测镜头采集的图像识别不出回收基站，或者接收不到回传基站回传的位置信息时，无人机立即进入搜寻模式，即以无人机当前所处位置为中心，以运动半径依次递加方式进行定点环绕飞行，此过程中探测镜头始终保持与运动方向垂直并朝向运动弧线外方向，直至无人机通过探测镜头采集的图像识别出回收基站或者无人机接收到回收基站回传的位置信息。

S22：将回收基站的位置信息作为目标点，控制无人机向目标点飞行。

无人机的相关控制系统在得到回收基站的位置信息后，执行步骤S22，即执行返航航线，将回收基站的位置信息作为目标点，控制无人机向目标点飞行，此时，仅将回收基站作为一个位置点处理，并不考虑回收基站的朝向以及是否运动等问题。

S23：在控制无人机向目标点飞行的过程中，获取回收基站的进口方向。

在无人机距离回收基站太远时，无人机可能无法获取回收基站的进口方向。例如，在无人机距离回收基站太远时，无人机通过探测镜头采集的图像中的回基站比较小，通过图像识别技术时无法识别到回收基站的具体形状的，进而无法判断哪个方向是回收基站的进口方向。在无人机对探测镜头采集的图像进行识别得到回收基站的进口方向后，则确定可以通过图像识别技术识别回收基站的运动速度和运动方向等。

S24：在得到回收基站的进口方向后，获取回收基站的运动速度和运动方向。

具体的，对于现有技术中通过图像识别技术识别目标物的运动速度和运动方向的技术方案，本实施例中的步骤S24均可以采用。本发明对于通过图像识别技术识别回收基站的运动速度和运动方向的技术方案不作限定，也不再赘述。

S25：调整无人机对准回收基站的进口方向，并将无人机的运动速度和运动方向分别与回收基站的运动速度和运动方向调整为一致。

执行步骤S25，无人机内的控制系统控制无人机调整位置到对准回收基站的进口方向，并使无人机保持锁定与回收基站相同的运动速度以及运动方向。若回收基站是运动的，则无人机与回收基站保持相同的运动速度和运动方向运动；若回收基站是静止的，则无人机保持悬停，即无人机的运动速度为零，不向任何方向运动，在调整好方向的位置等待下一步命令。

S26：向回收基站发送降落请求，并在接收到回收基站反馈的同意降落指令后，控制无人机降落到回收基站的降落点。

回收基站在接收到无人机的降落请求后，会判断当前的回收基站是否符合降落条件，例如是否存在其它正在降落的无人机，并在符合降落条件时才向无人机发送同意降落指令。无人机在接收到回收基站反馈的同意降落指令后，控制无人机降落到回收基站的降落点，即进入进场航线，在保持与回收基站相同运动速度和运动方向的基础上，增加接近回收基站的速度，并触发无人机的精准位置调整。

进行无人机的精准位置调整具体为：在控制无人机降落到回收基站的降落点的过程中，利用RTK辅助定位、识别降落位置引导标识和/或识别二维码的方式，进行无人机位置调整。

触发精准位置调整程序后，无人机开始运动速降，从当前速度逐步降低到与回收基站相同的运动速度；如果回收基站不运动，则无人机的速度需降低为零，也就是说，无人机悬停等待下一步控制，同时调整无人机位置到达降落点正上方。探测镜头锁定回收基站上的降落位置引导标识或二维码，不断修正无人机的飞行控制信息直至降落。

当无人机通过降落回收区的降落位置引导标识或二维码降落在降落回收区时，由于无人机降落精度问题，无人机可能没有降落在引导图标的中心位置，此时通过回收基站设置的机械锁定结构调整无人机的朝向，使无人机对正回收基站正方向并锁定无人机，然后拖动无人机前往存储区。回收基站存储区按预定序号排列好存储位。当机械锁定结构拖动无人机到达存储区后，按编号从小到大的顺序依次将无人机拖入存储位，使存储位上的充电电极对准无人机机身上的充电口进行充电操作。

在一些具体实施例中，回收基站在接收到无人机的降落请求后，若判断当前的回收基站不符合降落条件，则向无人机发送复飞指令，以使无人机飞行一圈再进行后续降落，即进入复飞航线。例如在好几架无人机赶到了一起需要降落时，如果回收基站只能按顺序一个一个降落，按顺序不能降落的无人机需要再飞走，飞行一圈再回来降落。具体的，无人机在向回收基站发送降落请求之后，且在接收到回收基站反馈的同意降落指令之前，若接收到回收基站反馈的复飞指令，则控制无人机飞行一圈再执行调整无人机对准回收基站的进口方向，并将无人机的运动速度和运动方向分别与回收基站的运动速度和运动方向调整为一致，以及向回收基站发送降落请求的步骤。

对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。

下述为本发明装置实施例，可以用于执行本发明方法实施例。对于本发明装置实施例中未披露的细节，请参照本发明方法实施例。

参见图3，为本实施例提供的一种应用于无人机的主动回收装置，包括：位置信息获取单元31、返航航线单元32、进口方向检测单元33、运动速度和运动方向检测单元34、位置调整单元35和进场航线单元36。

位置信息获取单元31，用于获取回收基站的位置信息。

返航航线单元32，用于将回收基站的位置信息作为目标点，控制无人机向目标点飞行。

进口方向检测单元33，用于在控制无人机向目标点飞行的过程中，获取回收基站的进口方向。

运动速度和运动方向检测单元34，用于在得到回收基站的进口方向后，获取回收基站的运动速度和运动方向。

位置调整单元35，用于调整无人机对准回收基站的进口方向，并将无人机的运动速度和运动方向分别与回收基站的运动速度和运动方向调整为一致。

进场航线单元36，用于向回收基站发送降落请求，并在接收到回收基站反馈的同意降落指令后，控制无人机降落到回收基站的降落点。

在一些具体实施例中，利用图像识别技术识别得到回收基站的位置信息、进口方向、运动速度和/或运动方向。

在另一些具体实施例中，位置信息获取单元31具体用于向回收基站发送位置请求，以使回收基站回传其位置信息；接收回收基站回传的位置信息。

在一些具体实施例中，应用于无人机的主动回收装置，还包括：复飞航线单元，用于接收到回收基站反馈的复飞指令时，控制无人机飞行一圈再执行位置调整单元35和进场航线单元36。

在一些具体实施例中，进场航线单元36，具体用于在控制无人机降落到回收基站的降落点的过程中，利用RTK辅助定位、识别降落位置引导标识和/或识别二维码的方式，进行无人机自身位置调整。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中各个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可，且本说明书中各实施例中记载的特征可以相互替换或者组合。

对本发明所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种应用于无人机的主动回收方法，其特征在于，包括：

获取回收基站的位置信息；

将所述位置信息作为目标点，控制无人机向所述目标点飞行；

在所述控制无人机向所述目标点飞行的过程中，获取回收基站的进口方向；

在得到所述进口方向后，获取回收基站的运动速度和运动方向；

调整无人机对准所述进口方向，并将无人机的运动速度和运动方向分别与所述回收基站的运动速度和运动方向调整为一致；

向所述回收基站发送降落请求，并在接收到所述回收基站反馈的同意降落指令后，控制无人机降落到所述回收基站的降落点。

2.根据权利要求1所述的应用于无人机的主动回收方法，其特征在于，利用图像识别技术识别得到回收基站的位置信息、进口方向、运动速度和/或运动方向。

3.根据权利要求1所述的应用于无人机的主动回收方法，其特征在于，所述获取回收基站的位置信息，具体包括：

向回收基站发送位置请求，以使所述回收基站回传其位置信息；

接收所述回收基站回传的位置信息。

4.根据权利要求1所述的应用于无人机的主动回收方法，其特征在于，在向所述回收基站发送降落请求之后，且在接收到所述回收基站反馈的同意降落指令之前，还包括：

接收到所述回收基站反馈的复飞指令，控制无人机飞行一圈再执行调整无人机对准所述进口方向，并将无人机的运动速度和运动方向分别与所述回收基站的运动速度和运动方向调整为一致，以及向所述回收基站发送降落请求的步骤。

5.根据权利要求1所述的应用于无人机的主动回收方法，其特征在于，在控制无人机降落到所述回收基站的降落点的过程中，利用RTK辅助定位、识别降落位置引导标识和/或识别二维码的方式，进行无人机位置调整。

6.一种应用于无人机的主动回收装置，其特征在于，包括：

位置信息获取单元，用于获取回收基站的位置信息；

返航航线单元，用于将所述位置信息作为目标点，控制无人机向所述目标点飞行；

进口方向检测单元，用于在所述控制无人机向所述目标点飞行的过程中，获取回收基站的进口方向；

运动速度和运动方向检测单元，用于在得到所述进口方向后，获取回收基站的运动速度和运动方向；

位置调整单元，用于调整无人机对准所述进口方向，并将无人机的运动速度和运动方向分别与所述回收基站的运动速度和运动方向调整为一致；

进场航线单元，用于向所述回收基站发送降落请求，并在接收到所述回收基站反馈的同意降落指令后，控制无人机降落到所述回收基站的降落点。

7.根据权利要求6所述的应用于无人机的主动回收装置，其特征在于，利用图像识别技术识别得到回收基站的位置信息、进口方向、运动速度和/或运动方向。

8.根据权利要求6所述的应用于无人机的主动回收装置，其特征在于，所述位置信息获取单元，具体用于：

向回收基站发送位置请求，以使所述回收基站回传其位置信息；

接收所述回收基站回传的位置信息。

9.根据权利要求6所述的应用于无人机的主动回收装置，其特征在于，还包括：

复飞航线单元，用于接收到所述回收基站反馈的复飞指令时，控制无人机飞行一圈再执行所述位置调整单元和所述进场航线单元。

10.根据权利要求6所述的应用于无人机的主动回收方法，其特征在于，所述进场航线单元，具体用于：

在控制无人机降落到所述回收基站的降落点的过程中，利用RTK辅助定位、识别降落位置引导标识和/或识别二维码的方式，进行无人机自身位置调整。

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