CN112977855B - 一种系留无人机自动降落的调整方法、装置、设备与系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种系留无人机自动降落的调整方法、装置、设备与系统，其中方法包括获取无人机本体在降落时的实时高度数据；当所述实时高度数据大于预设阈值时，获取实时GPS定位数据；基于所述实时GPS定位数据对应调整无人机本体的实时位置；当所述实时高度数据小于或等于所述预设阈值时，获取连接线缆与无人机地面控制系统之间的实时角度变化数据；基于所述实时角度变化数据，对应调整无人机本体的实时位置。本发明实施例提供的系留无人机自动降落的调整方法、装置、设备与系统，通过结合GPS定位与相关角度变化，提高了系留无人机的自动降落精度。

Description

一种系留无人机自动降落的调整方法、装置、设备与系统

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，尤其是涉及一种系留无人机自动降落的调整方法、装置、设备与系统。

背景技术

系留无人机为多旋翼无人机的一种特殊形式，其通过使用连接线缆传输的地面电源作为动力来源，连接线缆一端连接无人机，另一端连接无人机地面控制系统(例如地面站)，再搭载特制可见光摄像机、红外热成像仪或特制应急通讯中继设备，实现不间断的空中监控和应急通讯，因此，系留无人机以其长时间的滞空悬停的运行优势而被广泛应用于军事、消防、石油、测绘、交通和科研等多个专业领域。

现如今的系留无人机是通过GPS定位或RTK定位(Real Time Kinematic，载波相位差分技术)来实现自动降落，但是，现有GPS定位受自身技术的限制，其误差范围大约在1.5m左右，对于一些场地狭小的无人机降落场，这个误差范围势必会对系留无人机的自动降落产生一定影响，导致自动降落的精度较差；而RTK定位虽然能够达到厘米级的精度，但是RTK定位对于降落场的硬件配套设施要求较为严格，稍有遮挡定位精度就会大幅下降，当遮挡物多时RTK定位会出现功能紊乱无法运行，进而导致系留无人机的自动降落精度受到影响。

发明内容

本发明提供一种系留无人机自动降落的调整方法、装置、设备与系统，以解决现有的系留无人机难以实现高精度地自动降落的技术问题，通过结合GPS定位与相关角度变化，提高了系留无人机的自动降落精度。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种系留无人机自动降落的调整方法，包括：

获取无人机本体在降落时的实时高度数据；

当所述实时高度数据大于预设阈值时，获取实时GPS定位数据；

基于所述实时GPS定位数据对应调整无人机本体的实时位置；

当所述实时高度数据小于或等于所述预设阈值时，获取连接线缆与无人机地面控制系统之间的实时角度变化数据；

基于所述实时角度变化数据，对应调整无人机本体的实时位置。

作为其中一种优选方案，所述基于所述实时GPS定位数据对应调整无人机本体的实时位置，具体为：

基于所述实时GPS定位数据，生成对应的角度偏差值；

以所述角度偏差值对应调整无人机本体的实时位置。

作为其中一种优选方案，所述实时角度变化数据至少包括偏差角度数据和偏差方向数据。

作为其中一种优选方案，所述基于所述实时角度变化数据，对应调整无人机本体的实时位置，具体为：

基于所述偏差角度数据和所述偏差方向数据，生成对应的x轴角度偏差值与y轴角度偏差值；

以所述x轴角度偏差值和所述y轴角度偏差值对应调整无人机本体的实时位置。

本发明另一所述提供了一种系留无人机自动降落的调整装置，包括：

高度数据获取模块，用于获取无人机本体在降落时的实时高度数据；

GPS定位数据获取模块，用于当所述实时高度数据大于预设阈值时，获取实时GPS定位数据；

GPS定位数据调整模块，用于基于所述实时GPS定位数据对应调整无人机本体的实时位置；

角度变化数据获取模块，用于当所述实时高度数据小于或等于所述预设阈值时，获取连接线缆与无人机地面控制系统之间的实时角度变化数据；

角度变化数据调整模块，用于基于所述实时角度变化数据，对应调整无人机本体的实时位置。

作为其中一种优选方案，所述的系留无人机自动降落的调整装置还包括：

角度偏差值模块，用于基于所述实时GPS定位数据，生成对应的角度偏差值；

角度调整模块，用于以所述角度偏差值对应调整无人机本体的实时降落位置。

作为其中一种优选方案，所述实时角度变化数据至少包括偏差角度数据和偏差方向数据。

本发明另一实施例提供了一种系留无人机自动降落的调整设备，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述的系留无人机自动降落的调整方法。

本发明又一实施例提供了一种系留无人机自动降落的调整系统，包括：无人机本体、连接线缆、无人机地面控制系统、旋转环和角度传感器；

所述无人机本体与所述连接线缆的一端连接；

所述连接线缆的另一端通过所述旋转环与所述无人机地面控制系统连接；

所述角度传感器与所述旋转环连接；

所述无人机地面控制系统用于：

获取所述无人机本体在降落时的实时高度数据；

当所述实时高度数据大于预设阈值时，获取实时GPS定位数据；

基于所述实时GPS定位数据对应调整无人机本体的实时位置；

当所述实时高度数据小于或等于所述预设阈值时，获取所述连接线缆与所述无人机地面控制系统之间的实时角度变化数据；

基于所述实时角度变化数据，对应调整所述无人机本体的实时位置。

作为其中一种优选方案，所述旋转环包括x轴旋转环和y轴旋转环；

所述角度传感器包括与所述x轴旋转环相对应的x轴角度传感器和与所述y轴旋转环相对应的y轴角度传感器。

相比于现有技术，本发明实施例的有益效果在于，通过设计系留无人机在自动降落时的调整策略，当系留无人机悬停于地面一定高度时，其自动降落的过程被划分为两个阶段，在第一阶段，无人机本体距离无人机地面控制系统的高度值较大，此时采用无人机的GPS定位功能实现自动降落；在第二阶段，无人机本体距离无人机地面控制系统的高度值较小，由于系留无人机的连接线缆的一端连接无人机，另一端连接无人机地面控制系统，若无人机的位置发生偏差，则势必会导致连接线缆与无人机地面控制系统之间的角度发生变化，此时通过直接获取连接线缆与无人机地面控制系统之间的实时角度变化数据，就能够为无人机的自动降落提供高精度的定位数据，从而使得无人机本体的实时位置始终保持在无人机地面控制系统的正上方位置。整个自动降落的调整策略通过结合GPS定位以及相关的角度变化，不仅能够弥补GPS定位的自身技术限制，而且能够提高系留无人机自动降落的精度。

附图说明

图1是本发明其中一种实施例中的系留无人机自动降落的调整方法的流程示意图；

图2是本发明其中一种实施例中的系留无人机自动降落的调整装置的结构示意图；

图3是本发明其中一种实施例中的系留无人机自动降落的调整设备的结构示意图；

图4是本发明其中一种实施例中的系留无人机自动降落的调整系统的结构示意图；

图5是本发明其中一种实施例中的系留无人机自动降落的调整系统的主视图；

图6是本发明其中一种实施例中的系留无人机自动降落的调整系统的旋转环与角度传感器的结构示意图；

其中，1、无人机本体；2、连接线缆；3、无人机地面控制系统；4、旋转环；5、角度传感器；10、处理器；20、存储器；11、高度数据获取模块；12、GPS定位数据获取模块；13、GPS定位数据调整模块；14、角度变化数据获取模块；15、角度变化数据调整模块；A、计算机程序；A1、计算机程序；。

在具体实施方式与附图中，x表示为前后方向，y表示为左右方向。

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。

在本申请描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有定义，本发明所使用的所有的技术和科学术语与属于本的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本发明中说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

本发明一实施例提供了一种系留无人机自动降落的调整方法，具体的，请参见图1至图5，其中图1示出为本发明其中一种实施例中的系留无人机自动降落的调整方法的流程示意图，图2示出为本发明其中一种实施例中的系留无人机自动降落的调整装置的结构示意图，图3示出为本发明其中一种实施例中的系留无人机自动降落的调整设备的结构示意图，图4示出为本发明其中一种实施例中的系留无人机自动降落的调整系统的结构示意图，图5示出为本发明其中一种实施例中的系留无人机自动降落的调整系统的主视图，图6示出为本发明其中一种实施例中的系留无人机自动降落的调整系统的旋转环与角度传感器的结构示意图，其中系留无人机自动降落的调整方法具体包括：

S1、获取无人机本体在降落时的实时高度数据；

S2、当所述实时高度数据大于预设阈值时(预设阈值的具体数值由实际的产品规格与降落要求所决定)，获取实时GPS定位数据；

S3、基于所述实时GPS定位数据对应调整无人机本体的实时位置；

S4、当所述实时高度数据小于或等于所述预设阈值时，获取连接线缆与无人机地面控制系统之间的实时角度变化数据；

S5、基于所述实时角度变化数据，对应调整无人机本体的实时位置。

应当说明的是，现有的系留无人机都是通过遥控器手动起飞和降落的，只有小部分的系留无人机具有自动起飞和降落的功能。现有的GPS定位受自身技术的限制无法实现高精度或狭小地区的降落，而RTK定位的相关设备的价格昂贵，会增大整个系留无人机的开发成本。有鉴于此，发明人经过多次试验与研究，结合系留无人机本身在降落时的自身特性变化(如位置偏离则会导致连接线缆的角度发生偏差)，将自动降落的过程分为两个阶段，在第一阶段，无人机本体距离无人机地面控制系统的高度值较大(例如数十米)，连接线缆由于风力作用而变得弯曲，此时不通过角度的变化，而通过GPS定位功能实现自动降落；在第二阶段，无人机本体距离无人机地面控制系统的高度值较小(例如数米)，连接线缆受风力的影响已经很小，此时不通过GPS定位功能，而是通过连接线缆与无人机地面控制系统之间的实时角度变化来对应实现自动降落，从而完善了系留无人机在自动降落过程中的调整策略，与RTK定位不同，系留无人机能够在各种环境下稳定降落，成本较低，降落精度不受使用环境影响，且自动降落的精度高，能够实现系留无人机厘米级的自动降落精度。

进一步地，在上述实施例中，所述基于所述实时GPS定位数据对应调整无人机本体的实时位置，具体为：

基于所述实时GPS定位数据，生成对应的角度偏差值；

以所述角度偏差值对应调整无人机本体的实时位置。

通过GPS定位功能实现对无人机本体位置的调整与现有技术相差无二，都是通过卫星导航定位系统对处于降落状态下的无人机本体进行监控。

进一步地，在上述实施例中，所述实时角度变化数据至少包括偏差角度数据和偏差方向数据。

对于上述步骤S3，当无人机的位置发生偏差，则势必会导致连接线缆与无人机地面控制系统之间的角度发生变化，此时通过直接获取连接线缆与无人机地面控制系统之间的实时角度变化数据，就能够为无人机的自动降落提供高精度的定位数据，优选地，实时角度变化数据体现在数值与方向两个方面，在本实施例中对于方向主要包括x轴方向和y轴方向(x表示为前后方向，y表示为左右方向)，调整方法具体为：基于所述偏差角度数据和所述偏差方向数据，生成对应的x轴角度偏差值与y轴角度偏差值，从而使得无人机本体的实时位置始终保持在无人机地面控制系统的正上方位置。

本发明另一实施例提供了一种系留无人机自动降落的调整装置，包括：

高度数据获取模块11，用于获取无人机本体在降落时的实时高度数据；

GPS定位数据获取模块12，用于当所述实时高度数据大于预设阈值时，获取实时GPS定位数据；

GPS定位数据调整模块13，用于基于所述实时GPS定位数据对应调整无人机本体的实时位置；

角度变化数据获取模块14，用于当所述实时高度数据小于或等于所述预设阈值时，获取连接线缆与无人机地面控制系统之间的实时角度变化数据；

角度变化数据调整模块15，用于基于所述实时角度变化数据，对应调整无人机本体的实时位置。

进一步地，在上述实施例中，系留无人机自动降落的调整装置还包括：

角度偏差值模块，用于基于所述实时GPS定位数据，生成对应的角度偏差值；

角度调整模块，用于以所述角度偏差值对应调整无人机本体的实时位置。

进一步地，在上述实施例中，所述实时角度变化数据至少包括偏差角度数据和偏差方向数据。

本发明另一实施例提供了一种系留无人机自动降落的调整设备(设备数量仅有一个)，包括处理器10、存储器20以及存储在所述存储器20中且被配置为由所述处理器10执行的计算机程序(计算机程序可包括计算机程序A和计算机程序A1等)，所述处理器10执行所述计算机程序时实现如上所述的系留无人机自动降落的调整方法。

本发明又一实施例提供了一种系留无人机自动降落的调整系统，包括：无人机本体1、连接线缆2、无人机地面控制系统3、旋转环4和角度传感器5；

所述无人机本体1与所述连接线缆2的一端连接；

所述连接线缆2的另一端通过所述旋转环4与所述无人机地面控制系统3连接；

所述角度传感器5与所述旋转环4连接。

所述无人机地面控制系统3用于：

获取所述无人机本体1在降落时的实时高度数据；

当所述实时高度数据大于预设阈值时，获取实时GPS定位数据；

基于所述实时GPS定位数据对应调整无人机本体1的实时位置；

当所述实时高度数据小于或等于所述预设阈值时，获取所述连接线缆2与所述无人机地面控制系统3之间的实时角度变化数据；

基于所述实时角度变化数据，对应调整所述无人机本体1的实时位置。

本实施例中的系留无人机本体装有飞控模块和GPS模块，无人机地面控制系统能够对系留无人机发送控制指令，从而控制无人机，系留无人机地面控制系统对连接线缆有预紧拉力，以保证系留无人机降落的高精度且稳定运行。

此外，在上述实施例中，采用角度传感器为系留无人机进行降落定位的原理为：当系留无人机在无人机地面控制系统(优选为系留地面站)正上方时，连接线缆(也可称为供电线)在预紧力的作用下是垂直的，当系留无人机偏离无人机地面控制系统的正上方时，连接线缆就会偏离垂直方向基准线一定的角度，连接线缆偏移后，会带动旋转环旋转，角度传感器就会检测到偏移的角度和偏移的方向，无人机地面控制系统处理相关的偏移角度和方向的信息后，向无人机发送对应的操作指令，使无人机向偏离方向的反方向移动，系留无人机就会回到无人机地面控制系统的正上方，在这个过程中，通过不断对无人机的位置进行修正，使无人机本体始终保持在无人机地面控制系统中心的正上方，最终可实现厘米级的精准降落。

进一步地，在上述实施例中，所述旋转环包括x轴旋转环和y轴旋转环，两个旋转环的平面相互垂直，所述角度传感器包括与所述x轴旋转环相对应的x轴角度传感器和与所述y轴旋转环相对应的y轴角度传感器，x轴角度传感器的作用是测算x轴旋转环偏移的角度，y轴角度传感器的作用是测算y轴旋转环偏移的角度。

本发明实施例提供的系留无人机自动降落的调整方法、装置、设备与系统，有益效果在于，通过设计系留无人机在自动降落时的调整策略，当系留无人机悬停于地面一定高度时，其自动降落的过程被划分为两个阶段，在第一阶段，无人机本体距离无人机地面控制系统的高度值较大，此时采用无人机的GPS定位功能实现自动降落；在第二阶段，无人机本体距离无人机地面控制系统的高度值较小，由于系留无人机的连接线缆的一端连接无人机，另一端连接无人机地面控制系统，若无人机的位置发生偏差，则势必会导致连接线缆与无人机地面控制系统之间的角度发生变化，此时通过直接获取连接线缆与无人机地面控制系统之间的实时角度变化数据，就能够为无人机的自动降落提供高精度的定位数据，从而使得无人机本体的实时位置始终保持在无人机地面控制系统的正上方位置。整个自动降落的调整策略通过结合GPS定位以及相关的角度变化，不仅能够弥补GPS定位的自身技术限制，而且能够提高系留无人机自动降落的精度。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种系留无人机自动降落的调整方法，其特征在于，包括：

获取无人机本体在降落时的实时高度数据；

当所述实时高度数据大于预设阈值时，获取实时GPS定位数据；

基于所述实时GPS定位数据对应调整无人机本体的实时位置；所述基于所述实时GPS定位数据对应调整无人机本体的实时位置，具体为：

基于所述实时GPS定位数据，生成对应的角度偏差值；

以所述角度偏差值对应调整无人机本体的实时位置；

当所述实时高度数据小于或等于所述预设阈值时，获取连接线缆与无人机地面控制系统之间的实时角度变化数据；所述实时角度变化数据至少包括偏差角度数据和偏差方向数据；

基于所述实时角度变化数据，对应调整无人机本体的实时位置。

2.如权利要求1所述的系留无人机自动降落的调整方法，其特征在于，所述基于所述实时角度变化数据，对应调整无人机本体的实时位置，具体为：

基于所述偏差角度数据和所述偏差方向数据，生成对应的x轴角度偏差值与y轴角度偏差值；

以所述x轴角度偏差值和所述y轴角度偏差值对应调整无人机本体的实时位置。

3.一种系留无人机自动降落的调整装置，其特征在于，包括：

高度数据获取模块，用于获取无人机本体在降落时的实时高度数据；

GPS定位数据获取模块，用于当所述实时高度数据大于预设阈值时，获取实时GPS定位数据；

GPS定位数据调整模块，用于基于所述实时GPS定位数据对应调整无人机本体的实时位置；

角度变化数据获取模块，用于当所述实时高度数据小于或等于所述预设阈值时，获取连接线缆与无人机地面控制系统之间的实时角度变化数据；

角度变化数据调整模块，用于基于所述实时角度变化数据，对应调整无人机本体的实时位置。

4.如权利要求3所述的系留无人机自动降落的调整装置，其特征在于，还包括：

角度偏差值模块，用于基于所述实时GPS定位数据，生成对应的角度偏差值；

角度调整模块，用于以所述角度偏差值对应调整无人机本体的实时降落位置。

5.如权利要求3所述的系留无人机自动降落的调整装置，其特征在于，所述实时角度变化数据至少包括偏差角度数据和偏差方向数据。

6.一种系留无人机自动降落的调整设备，其特征在于，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至2中任意一项所述的系留无人机自动降落的调整方法。

7.一种系留无人机自动降落的调整系统，其特征在于，包括：无人机本体、连接线缆、无人机地面控制系统、旋转环和角度传感器；

所述无人机本体与所述连接线缆的一端连接；

所述连接线缆的另一端通过所述旋转环与所述无人机地面控制系统连接；

所述角度传感器与所述旋转环连接；

所述无人机地面控制系统用于：

获取所述无人机本体在降落时的实时高度数据；

当所述实时高度数据大于预设阈值时，获取实时GPS定位数据；

基于所述实时GPS定位数据对应调整无人机本体的实时位置；

当所述实时高度数据小于或等于所述预设阈值时，获取所述连接线缆与所述无人机地面控制系统之间的实时角度变化数据；

基于所述实时角度变化数据，对应调整所述无人机本体的实时位置。

8.如权利要求7所述的系留无人机自动降落的调整系统，其特征在于，所述旋转环包括x轴旋转环和y轴旋转环；

所述角度传感器包括与所述x轴旋转环相对应的x轴角度传感器和与所述y轴旋转环相对应的y轴角度传感器。

Images