CN113759940A - 无人机降落方法、装置、无人机系统、机场、设备和介质 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种无人机降落方法、装置、无人机系统、机场、设备和介质，所述无人机降落方法包括：当接收到降落指令时，确定降落点的环境状态，根据所确定的降落点的环境状态确定用于定位无人机与降落点之间相对位置的目标定位方式，根据所述目标定位方式控制无人机降落。通过本发明实施例的技术方案，实现了使无人机在自动机场应用中能够精准的降落在自动机场起降平台上，更加稳定可靠，提高了无人机的降落精度。

Description

无人机降落方法、装置、无人机系统、机场、设备和介质

技术领域

本发明实施例涉及无人机技术领域，尤其涉及一种无人机降落方法、装置、无人机系统、机场、设备和介质。

背景技术

随着无人机技术的快递发展，无人机被应用于多种场合，例如在农业应用中，通过无人机喷洒农药；在拍摄应用中，通过无人机进行航拍；在消防应用中，通过无人机进行灭火等。

在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：

目前的无人机通过GPS(Global Positioning System，全球地位系统)进行定位，受限于GPS的定位精度，在无人机自动降落时实际的降落点与设定降落点之间存在较大偏差。而在自动机场应用中，由于起降平台的面积有限，如果无人机的实际降落点与设定降落点之间的偏差较大，则会出现无人机不能降落到自动机场的起降平台，导致无人机坠毁或者任务执行失败的风险。

发明内容

本发明实施例提供了一种无人机降落方法、装置、无人机系统、机场、设备和介质，提高了无人机的降落精度。

第一方面，本发明实施例提供了一种无人机降落方法，包括：

当接收到降落指令时，确定降落点的环境状态；

根据所确定的降落点的环境状态，确定用于定位无人机与降落点之间相对位置的目标定位方式；

根据所述目标定位方式控制无人机降落。

第二方面，本发明实施例还提供了一种无人机降落装置，包括：

环境状态确定模块，用于当接收到降落指令时，确定降落点的环境状态；

定位方式确定模块，用于根据所确定的降落点的环境状态确定用于定位无人机与降落点之间相对位置的目标定位方式；

控制模块，用于根据所述目标定位方式控制无人机降落。

第三方面，本发明实施例还提供了一种无人机系统，包括全球卫星定位GPS装置、飞行控制器、动力装置、无线通信装置，其特征在于，还包括：RTK(Real Time Kinematic，实时动态载波相位差分)装置、环境光传感器、可见光摄像头、红外摄像头、UWB(Ultra WideBand，无载波通信)信标以及视觉信息处理装置；

其中，所述飞行控制器用于通过所述RTK装置以及所述环境光传感器确定降落点的环境状态，并根据所述环境状态确定用于定位无人机与降落点之间相对位置的目标定位方式，根据所述目标定位方式控制所述动力装置动作，以控制无人机降落至所述降落点；

所述RTK装置用于通过RTK定位方式确定无人机与降落点之间的相对位置；

所述GPS装置用于通过GPS定位方式确定无人机与降落点之间的相对位置；

所述环境光传感器用于确定环境的光线强度，以供所述飞行控制器根据所述光线强度确定降落点的环境状态；

所述可见光摄像头用于在可见光条件下获取降落点处二维码的图像，并将所述图像通过所述无线通信装置发送至所述视觉信息处理装置；

所述红外摄像头用于获取设置于降落点处的红外信标的图像，并将所述图像通过所述无线通信装置发送至所述视觉信息处理装置；

所述视觉信息处理装置用于对所述图像进行处理，并将处理结果通过所述无线通信装置发送至所述飞行控制器，以使所述飞行控制器基于所述处理结果确定无人机与降落点之间的相对位置；

所述无载波通信UWB信标与UWB基站配合通过UWB定位方式确定无人机与降落点之间的相对位置。

第四方面，本发明实施例提供了一种机场，包括：起降平台、设置于起降平台设定范围内的实时动态载波相位差分RTK基站以及无载波通信UWB基站、设置于起降平台中心的二维码以及红外信标；

其中，所述起降平台为无人机的起飞平台与降落平台；

所述RTK基站以及所述UWB基站分别与无人机的机载RTK装置以及机载UWB信标配合工作，用于实现无人机的RTK定位以及UWB定位；

所述二维码以及红外信标分别与无人机的机载可见光摄像头以及机载红外摄像头配合工作，以使所述机载可见光摄像头在可见光条件下获取所述二维码的图像，使所述红外摄像头获取所述红外信标的图像，并基于所述二维码的图像或者所述红外信标的图像实现无人机的视觉定位；

所述无人机在接到降落指令时，根据所述起降平台处的环境状态采用不同的定位方式降落。

第五方面，本发明实施例还提供了一种电子设备，所述电子设备包括：

一个或多个处理器；

存储器，用于存储一个或多个程序；

当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如本发明任意实施例所提供的无人机降落方法步骤。

第六方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本发明任意实施例所提供的无人机降落方法步骤。

上述发明中的实施例具有如下优点或有益效果：当接收到降落指令时，确定降落点的环境状态，根据确定的降落点的环境状态，确定用于定位无人机与降落点之间相对位置的目标定位方式，根据所述目标定位方式控制无人机降落，实现了使无人机在自动机场应用中能够精准的降落在自动机场起降平台上，更加稳定可靠，提高了无人机的降落精度。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的一种无人机降落方法的流程示意图；

图2是本发明实施例一所涉及的一种采用RTK定位的无人机降落示意图；

图3是本发明实施例一所涉及的一种RTK定位原理示意图；

图4是本发明实施例二提供的一种无人机降落方法的流程示意图；

图5是本发明实施例三提供的一种无人机降落方法的流程示意图；

图6是本发明实施例三所涉及的一种采用GPS定位的无人机定位原理图；

图7是本发明实施例三所涉及的一种无人机分阶段定位降落的示意图；

图8是本发明实施例三所涉及的一种无人机采用二维码识别定位方式定位的原理示意图；

图9是本发明实施例三所涉及的一种无人机采用红外信标定位方式定位的原理示意图；

图10是本发明实施例三所涉及的一种采用UWB定位方式定位的原理图；

图11是本发明实施例四提供的一种无人机降落装置的结构框图；

图12是本发明实施例五提供的一种无人机系统结构图；

图13是本发明实施例六提供的一种机场的示意图；

图14是本发明实施例七提供的一种电子设备的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

实施例一

图1为本发明实施例一提供的一种无人机降落方法的流程示意图，本实施例可适用于无人机在自动机场降落在自动机场起降平台上的情况。该方法可以由无人机降落装置来执行，该装置可以由软件和/或硬件的方式来实现，集成于具有控制功能的设备中，比如无人机系统。该方法具体包括以下步骤：

S110、当接收到降落指令时，确定降落点的环境状态。

其中，所述环境状态可以包括降落点所在区域的光线强度，或者降落点所在区域的RTK通信信号的强度。

具体的，确定降落点的环境状态包括：

通过无人机系统的实时动态载波相位差分RTK装置输出的RTK通信信号强度信息，确定降落点设定区域内RTK的通信质量；

或者，通过无人机系统的环境光传感器确定降落点设定区域内的光线强度。

确定降落点的环境状态可以通过无人机系统的RTK装置输出的RTK通信信号的强度信息来确定降落点的设定区域内RTK的通信质量。其中，降落点的所述设定区域具体指无人机在降落过程中会经过的区域，可指以降落点为中心的，一定形状范围的区域，。示例性的，设定区域可以是以降落点为中心的正方形区域，也可以是以降落点为圆心的圆形区域，本发明实施例对降落点的设定区域不作具体限制。

确定降落点的环境状态还可以通过无人机系统的环境光传感器所采集的数据来确定，具体是确定降落点设定区域内的光线强度。

确定无人机降落点设定区域的环境状态的目的是根据不同的环境状态选择合适的定位方式，以通过合适的定位方式获得精度较高的定位结果，从而达到提高降落精度的目的，最大程度地避免无人机不能降落到自动机场的起降平台的中心位置从而导致无人机坠毁的问题发生。具体的，例如若无人机降落点设定区域的RTK通信信号好，则优先采用RTK定位方式，这是因为RTK定位方式是目前定位精度最高的一种定位方式，通过该种定位方式可使无人机的降落精度较高。若无人机降落点设定区域的RTK通信信号不好，再根据降落点设定区域的光线强度确定具体的定位方式，例如若降落点设定区域的光线强度较弱，则采用红外信标定位方式，由于红外信标本身可以发出红外光，因此该种定位方式在光线强度较弱的地方可以采用，例如晚上；例如若降落点设定区域的光线强度较好，除了可采用红外信标定位方式之外，还可以采用二维码识别定位方式。

S120、根据所确定的降落点的环境状态，确定用于定位无人机与降落点之间相对位置的目标定位方式。

根据RTK装置输出的降落点设定区域内的RTK的通信质量，或者环境光传感器确定的设定区域内的光线强度，针对无人机与降落点之间的相对位置，确定不同的无人机降落定位方式。

具体的，根据所确定的降落点的环境状态确定用于定位无人机与降落点之间相对位置的目标定位方式，包括：

若降落点设定区域内RTK的通信质量符合设定条件，则将RTK定位方式确定为目标定位方式，否则根据降落点设定区域内的光线强度确定目标定位方式。

RTK的高精度定位对RTK基站与RTK机载装置的通信质量要求很高，如果无人机降落的设定区域RTK通信质量较好，那么优先在降落全程只使用RTK定位，不使用其它定位。如果无人机降落点的设定区域RTK通信质量不好，会出现两种情况：一种是完全无法通信，这时RTK定位精度会大大降低，影响定位精度；另一种是RTK通信出现时断时续的现象，这时无人机定位会出现跳变，导致无人机飞行不稳定比较危险。所以在RTK通信质量不好的地方不使用RTK定位，而是通过判断降落点设定区域的光线强度，确定具体的无人机降落定位方式。

根据不同的环境状态，选择适合环境状态的定位方式，便于对无人机降落点进行精准定位。

可选的，根据降落点设定区域内的光线强度确定目标定位方式，包括：

若降落点设定区域内的光线强度达到强度阈值，则将二维码识别定位方式确定为目标定位方式，否则将红外信标定位方式确定为所述目标定位方式。

根据无人机降落点设定区域的光线强度，确定采用的无人机定位方式具体可以为：在降落点设定区域内的光线强度达到某一强度阈值时，采用二维码识别定位方式，对无人机降落进行定位，示例性的，可以是白天或者光线较好的时候，采用二维码识别定位方式对无人机降落进行定位。如果降落点设定区域内的光线强度没有达到强度阈值，则采用红外信标定位方式对无人机降落进行定位，示例性的，可以是夜晚或者白天光线不好的时候，采用红外信标定位方式进行定位。

对于降落点设定区域内光线强度的不同情况选择对应的无人机降落定位方式，可以使无人机的降落不受降落点设定区域的光线强度影响，都能准确降落在降落点。

S130、根据目标定位方式控制无人机降落。

在RTK通信质量较好时，通过RTK定位方式控制无人机降落，在RTK通信质量不好，且降落点设定区域的光线强度达到阈值时，采用二维码识别定位方式或者红外信标定位方式，如果降落点设定区域的光线强度不好，则采用红外信标定位方式对无人机降落进行定位。

具体的，若目标定位方式为RTK定位方式，根据目标定位方式控制无人机降落，包括：

通过RTK定位方式确定无人机与降落点之间的相对位置；

根据相对位置控制无人机降落至降落点。

参考图2所示的一种采用RTK定位的无人机降落示意图，以及图3所示的一种RTK定位原理示意图，无人机位于降落点上方，RTK基站用一个固定坐标来做参考，RTK基站通过接收卫星算得一个坐标，与固定坐标进行比对，得到差值，然后RTK基站将该差值发送至无人机的RTK机载装置，RTK机载装置通过将卫星接收的坐标减去RTK基站发送的坐标，得到的差值确定无人机与降落点之间的相对位置，根据该相对距离，通过无人机控制器控制无人机动力装置使无人机准确降落在降落点。利用RTK定位方式控制无人机降落，可以实现无人机准确降落在降落点。

本实施例的技术方案，当接收到降落指令时，确定降落点的环境状态，根据确定的降落点的环境状态，确定用于定位无人机与降落点之间相对位置的目标定位方式，根据所述目标定位方式控制无人机降落，实现了使无人机在自动机场应用中能够精准的降落在自动机场起降平台上，更加稳定可靠，提高了无人机的降落精度。

实施例二

图4为本发明实施例二提供的一种无人机降落方法的流程示意图，本实施例在上述实施例的基础上进行了进一步优化，具体是增加了如下步骤：在无人机起飞时，通过RTK定位方式确定无人机的起飞点坐标，将起飞点坐标确定为降落点。这样优化的好处是可以获得较准确的降落点位置，从而有利于无人机精准降落至降落点，。其中与上述实施例相同或相应的术语的解释在此不再赘述。

参见图4，本实施例提供的无人机降落方法具体包括以下步骤：

S210、在无人机起飞时，通过RTK定位方式确定无人机的起飞点坐标。

自动机场无人机起飞点和降落点是同一个点，无人机执行自动航线飞行时是完全按照操作人员在无人机地面站上所规划的起飞/降落点起飞降落的，人为规划会有一定偏差，该偏差会导致无人机降落时出现位置偏差。为了解决该问题，本实施例的技术方案中，在无人机起飞时通过RTK定位方式记录此时起飞点的坐标，由于RTK的定位精度远高于人为规划的精度，因此通过在无人机起飞时，利用RTK定位方式获取起飞点的坐标，并将该坐标作为后续降落点的坐标，可极大地提高无人机的降落精度。

S220、将起飞点坐标确定为降落点。

将无人机的起飞点坐标写入无人机的航线信息，作为本次自动飞行航线的降落点。

S230、当接收到降落指令时，确定降落点的环境状态。

S240、根据所确定的降落点的环境状态，确定用于定位无人机与降落点之间相对位置的目标定位方式为RTK定位方式。

S250、通过RTK定位方式确定无人机与降落点之间的相对位置。

S260、根据相对位置控制无人机降落至所述降落点。

本实施例的技术方案，通过在无人机起飞时，通过RTK定位方式确定无人机的起飞点坐标，将起飞点坐标确定为所述降落点，当接收到降落指令时，确定降落点的环境状态，根据所确定的降落点的环境状态，确定用于定位无人机与降落点之间相对位置的目标定位方式，通过RTK定位方式确定无人机与降落点之间的相对位置，根据相对位置控制无人机降落至降落点。每次起飞时通过RTK记录坐标作为降落点的方式，实现了无人机的降落点与起飞点为同一个位置，从而实现无人机更精准地降落在降落点。

实施例三

图5为本发明实施例三提供的一种无人机降落方法的流程图，本实施例在上述实施例的基础上对方案继续进行优化，具体是对于采用二维码识别定位方式或者红外信标定方式，对无人机降落进行定位的过程进行了细化，其中与上述实施例相同或相应的术语的解释在此不再赘述。如图5所示，所述无人机降落方法包括如下步骤：

S310、当接收到降落指令时，确定降落点的环境状态；

S320、根据所确定的降落点的环境状态，确定用于定位无人机与降落点之间相对位置的目标定位方式为二维码识别定位方式，或者红外信标定位方式。

如果RTK通信质量不好，则无法使用RTK定位对无人机降落进行定位。此时无人机降落时采用分段定位方式，不同降落阶段使用不同的定位方式，使无人机能够最为精准的降落在降落点上。

S330、通过全球定位系统GPS定位方式控制无人机与所述降落点之间的相对位置满足第一关系，且与降落点之间的距离小于第二设定高度。

S340、通过二维码识别定位方式，或者红外信标定位方式确定在降落过程中无人机与降落点之间的相对位置。

S350、根据相对位置控制无人机降落至第一设定高度。

其中，所述第二设定高度大于所述第一设定高度。根据在视觉定位区确定的无人机与降落点的相对位置，无人机控制器控制无人机降落在第一设定高度。

S360、通过无载波通信UWB定位方式确定无人机与降落点之间的相对位置，根据该相对位置控制无人机降落至降落点。

采用通过二维码识别定位方式，或者红外信标定位方式对无人机的降落过程进行定位时，需要确保无人机的机载摄像头能够拍摄到设置于降落点处的二维码或者红外信标，因此在无人机的机载摄像头不能拍摄到所述二维码或者所述红外信标时，需要利用其它定位方式控制无人机调整位姿，以使无人机的机载摄像头与所述二维码或者所述红外信标对准，即需要使所述二维码或者所述红外信标落在无人机的机载摄像头的拍摄范围内，而后才可以利用二维码识别定位方式，或者红外信标定位方式对无人机的降落过程进行定位，达到使无人机准确降落在降落点的目的。

具体的，若目标定位方式为二维码识别定位方式，或者红外信标定位方式，首先通过全球定位系统GPS定位方式控制无人机与降落点之间的相对位置满足第一关系，且与降落点之间的距离小于第二设定高度，其中所述第二设定高度大于所述第一设定高度。即在无人机高空飞行时，优先使用GPS定位方式进行粗定位，控制无人机与降落点之间的相对位置满足第一关系，该第一关系例如可以是上下对准关系，也可以是非对准关系，只需保证设置于降落点处的二维码或者红外信标落在无人机的机载摄像头的拍摄范围内即可。

参见图6所示的一种采用GPS定位的无人机定位原理图，采用GPS定位模块将降落点坐标发送至无人机控制模块，使无人机动力装置控制无人机飞至降落点之间的相对位置满足第一关系，示例性，如图7所示的无人机分阶段定位降落的示意图，无人机处于高空时用GPS定位控制无人机与降落点之间的相对位置满足第一关系，该第一关系可以是无人机飞至降落点的正上方，无人机的可见光摄像头和红外摄像头通常安装在无人机机体的正下方，须保证可见光摄像头可以拍摄到降落点处设置的定位二维码，或者红外摄像头可以拍摄到降落点处的红外信标。

GPS定位后保证无人机位于视觉定位区，即GPS定位区与视觉定位区的分界处高度为第二设定高度，高空用GPS定位后，为保证无人机在中间高度区域时使用视觉定位，必须使无人机与降落点之间的距离小于第二设定高度。参见图7，将视觉定位区与UWB定位区的分界处的高度为第一设定高度，第二设定高度大于第一设定高度。

高空采用GPS定位，可以引导无人机飞到降落目标点上空。

可选的，通过二维码识别定位方式确定在降落过程中无人机与降落点之间的相对位置，包括：

通过无人机的机载可见光摄像头获取设置于降落点处二维码的图像；

通过无人机系统的视觉信息处理装置对图像进行处理，以确定二维码与图像中心的偏移量；

通过无人机系统的飞行控制器根据偏移量确定无人机与降落点之间的相对位置。

无人机采用GPS定位后，位于第二高度之下，参见图7，无人机此时在中间用视觉定位方式进行降落定位。

无人机飞到降落目标点上空后，如果光线轻度达到强度阈值，则采用二维码识别定位方式对无人机降落进行定位，示例性的，此时可以是在白天且光线较好。图8为无人机采用二维码识别定位方式定位的原理示意图，参见图8，无人机机载可见光摄像头拍摄降落点处的定位二维码，发送至无人机系统的视觉信息处理装置，对拍摄的二维码图像进行处理，以确定该包含二维码的图像中心位置，然后根据确定的中心位置和降落点处的二维码中心位置进行对比，确定拍摄的二维码图像与降落点处的二维码中心的偏移量，根据该偏移量，由无人机飞行控制器控制确定无人机此时与降落点之间的相对位置，并根据相对位置控制无人机动力装置对无人机进行位置调整。

可选的，通过红外信标定位方式确定在降落过程中无人机与降落点之间的相对位置，包括：

通过无人机的机载红外摄像头获取设置于降落点处的红外信标的图像；

通过无人机系统的视觉信息处理装置对图像进行处理，以确定红外信标与图像中心的偏移量；

通过无人机系统的飞行控制器根据偏移量确定无人机与降落点之间的相对位置。

无人机飞到降落目标点上空后，如果光线轻度没有到强度阈值，则采用红外信标定位方式对无人机降落进行定位，示例性的，此时可以是在晚上或白天光线较弱。图9为无人机采用红外信标定位方式定位的原理示意图，参见图9，无人机机载红外摄像头拍摄降落点处的红外信标，发送至无人机系统的视觉信息处理装置，对拍摄的红外信标图像进行处理，以确定该包含红外信标的图像中心位置，然后根据确定的中心位置和降落点处的红外信标进行对比，确定拍摄的红外信标图像与降落点处的红外信标的偏移量，根据该偏移量，由无人机飞行控制器控制确定无人机此时与降落点之间的相对位置，并根据相对位置控制无人机动力装置对无人机进行位置调整，由于信标本身可以发出红外光，故此种视觉定位方式可在夜间使用。

当无人机下降到第一设定高度后，切换成UWB定位，参见图7，示例性的，无人机可以降落在视觉定位区与UWB定位区的边界，图10为采用UWB定位方式定位的原理图，参见图10，UWB定位是通过安装在无人机上的UWB信标与多个UWB基站进行实时通信，根据通信时间计算出信标到各个基站的距离，从而求出UWB信标的三维位置，进而得到无人机的精确位置，通过将无人机的位置与降落点坐标进行对比，确定无人机与降落点的相对位置。

参见图10，由无人机飞行控制器根据无人机与降落点之间的相对位置，控制无人机动力装置使无人机降落至降落点。

本发明实施例所提供的无人机降落方法，通过当接收到降落指令时，确定降落点的环境状态，根据所确定的降落点的环境状态，确定用于定位无人机与降落点之间相对位置的目标定位方式，通过二维码识别定位方式，或者红外信标定位方式确定在降落过程中无人机与降落点之间的相对位置，根据相对位置控制无人机降落至第一设定高度，通过无载波通信UWB定位方式确定无人机与降落点之间的相对位置，根据相对位置控制无人机降落至降落点。实现了通过分段定位的方式，使无人机精准的定位在降落点上。

实施例四

图11位本发明实施例四提供的一种无人机降落装置的结构框图，本实施例可适用于无人机在自动机场降落在自动机场起降平台上的情况。应用无人机降落装置可以实现本发明任一实施例所提供的无人机降落方法。如图11所示，无人机降落装置包括：

环境状态确定模块410，用于当接收到降落指令时，确定降落点的环境状态；

定位方式确定模块420，用于根据所确定的降落点的环境状态确定用于定位无人机与降落点之间相对位置的目标定位方式；

控制模块430，用于根据目标定位方式控制无人机降落。

具体的，确定降落点的环境状态包括：

通过无人机系统的实时动态载波相位差分RTK装置输出的RTK通信信号强度信息，确定所述降落点设定区域内RTK的通信质量；

或者，通过无人机系统的环境光传感器确定降落点设定区域内的光线强度。

可选的，定位方式确定模块420包括：

定位方式确定单元，用于若降落点设定区域内RTK的通信质量符合设定条件，则将RTK定位方式确定为所述目标定位方式，否则根据降落点设定区域内的光线强度确定目标定位方式。

具体的，根据降落点设定区域内的光线强度确定目标定位方式，包括：

若降落点设定区域内的光线强度达到强度阈值，则将二维码识别定位方式确定为目标定位方式，否则将红外信标定位方式确定为目标定位方式。

具体的，若目标定位方式为RTK定位方式，控制模块430包括：

第一相对位置确定单元，用于通过RTK定位方式确定无人机与降落点之间的相对位置；

第一控制单元，用于根据相对位置控制无人机降落至所述降落点。

具体的，若目标定位方式为二维码识别定位方式，或者红外信标定位方式，控制模块430包括：

第二相对位置确定单元，用于通过二维码识别定位方式，或者红外信标定位方式确定在降落过程中无人机与降落点之间的相对位置；

第二控制单元，用于根据相对位置控制无人机降落至第一设定高度。

可选的，所述第二相对位置确定单元，包括：

第一获取子单元，用于通过无人机的机载可见光摄像头获取设置于降落点处二维码的图像；

第一处理子单元，用于通过无人机系统的视觉信息处理装置对所述图像进行处理，以确定二维码与图像中心的偏移量；

第一定位子单元，用于通过无人机系统的飞行控制器根据偏移量确定无人机与降落点之间的相对位置。

可选的，所述第二相对位置确定单元，包括：

第二获取子单元，用于通过无人机的机载红外摄像头获取设置于降落点处的红外信标的图像；

第二处理子单元，用于通过无人机系统的视觉信息处理装置对所述图像进行处理，以确定红外信标与图像中心的偏移量；

第二定位子单元，用于通过无人机系统的飞行控制器根据偏移量确定无人机与降落点之间的相对位置。

可选的，所述装置还包括：

第三相对位置确定模块，用于当无人机降落至所述第一设定高度之后，通过无载波通信UWB定位方式确定无人机与降落点之间的相对位置根据相对位置控制无人机降落至所述降落点。

可选的，所述装置还包括：

GPS控制模块，用于根据目标定位方式控制无人机降落之前，通过全球定位系统GPS定位方式控制无人机与降落点之间的相对位置满足第一关系，且与降落点之间的距离小于第二设定高度，其中第二设定高度大于第一设定高度。

本发明实施例提供的无人机降落装置可执行本发明任意实施例所提供的无人机降落方法，具备执行无人机降落方法相应的功能模块和有益效果。未详尽描述的技术细节，可参见本发明任一实施例所提供的无人机降落方法。

实施例五

图12为本发明实施例五提供的一种无人机系统结构图，该无人机系统可以配置本发明实施例提供的无人机降落装置，用于实现本发明实施例提供的无人机降落方法。如图12所示，无人机系统包括：

全球卫星定位GPS装置51、飞行控制器52、动力装置53、无线通信装置54、实时动态载波相位差分RTK装置55、环境光传感器56、可见光摄像头571、红外摄像头572、无载波通信UWB信标58以及视觉信息处理装置59；

其中，飞行控制器52用于通过RTK装置55以及环境光传感器56确定降落点的环境状态，并根据环境状态确定用于定位无人机与降落点之间相对位置的目标定位方式，根据目标定位方式控制动力装置动作，以控制无人机降落至降落点；

RTK装置55用于通过RTK定位方式确定无人机与降落点之间的相对位置；

GPS装置51用于通过GPS定位方式确定无人机与降落点之间的相对位置；

环境光传感器56用于确定环境的光线强度，以供飞行控制器52根据光线强度确定降落点的环境状态；

可见光摄像头571用于在可见光条件下获取降落点处二维码的图像，并将图像通过无线通信装置54发送至视觉信息处理装置59；

红外摄像头572用于获取设置于降落点处的红外信标的图像，并将图像通过无线通信装置54发送至视觉信息处理装置59；

视觉信息处理装置59用于对图像进行处理，并将处理结果通过无线通信装置54发送至飞行控制器52，以使飞行控制器基于处理结果确定无人机与降落点之间的相对位置；

无载波通信UWB信标58与UWB基站配合通过UWB定位方式确定无人机与降落点之间的相对位置。

飞行控制器52根据RTK装置55输出的RTK信号的强度信息，确定降落点设定区域内RTK的通信质量，如果通过判断确定RTK的通信质量较好，则采用RTK定位方式，无人机位于降落点上方，RTK基站用一个固定坐标来做参考，RTK基站通过接收卫星算得一个坐标，与固定坐标进行比对，得到差值，RTK基站然后将该差值发送至无人机RTK装置55，RTK装置55通过将卫星接收的坐标减去RTK基站发送的坐标，得到的差值确定无人机与降落点之间的相对位置，根据该相对距离，通过飞行控制器52控制无人机动力装置53使无人机准确降落在降落点。

如果通过判断降落点设定区域内的RTK通信质量不好，则根据环境光传感器56判断降落点环境的光线强度，如果光线强度达到强度阈值，则将二维码识别定位方式确定为目标定位方式，通过全球定位系统GPS装置51控制无人机与降落点之间的相对位置满足第一关系，保证无人机位于视觉定位区，然后通过可见光摄像头571在可见光条件下获取降落点处二维码的图像，并将图像通过无线通信装置54发送至视觉信息处理装置59，对拍摄的二维码图像进行处理，以确定该包含二维码的图像中心位置，然后根据确定的中心位置和降落点处的二维码中心位置进行对比，确定拍摄的二维码图像与降落点处的二维码中心的偏移量，将处理结果通过无线通信装置54发送至飞行控制器52，以使飞行控制器52基于处理结果确定无人机与降落点之间的相对位置，并根据相对位置控制无人机动力系统对无人机进行位置调整。

无人机飞到降落目标点上空后，如果光线轻度没有到强度阈值，则采用红外信标定位方式对无人机降落进行定位。红外摄像头572获取设置于降落点处的红外信标的图像，并将图像通过无线通信装置54发送至视觉信息处理装置59，对拍摄的红外信标图像进行处理，以确定该包含红外信标的图像中心位置，然后根据确定的中心位置和降落点处的红外信标进行对比，确定拍摄的红外信标图像与降落点处的红外信标的偏移量，将处理结果通过无线通信装置54发送至飞行控制器52，以使飞行控制器52基于处理结果确定无人机与降落点之间的相对位置，并根据相对位置控制无人机动力系统对无人机进行位置调整。

无人机根据上述定位方式降落到一定高度时，利用无载波通信UWB信标58与UWB基站进行实时通信，根据通信时间计算出信标到各个基站的距离，从而求出UWB信标的三维位置，进而得到无人机的精确位置，通过将无人机的位置与降落点坐标进行对比，确定无人机与降落点的相对位置。

本实施例的技术方案，飞行控制器用于通过所述RTK装置以及环境光传感器确定降落点的环境状态，并根据环境状态确定用于定位无人机与降落点之间相对位置的目标定位方式，根据目标定位方式控制所述动力装置动作，以控制无人机降落至所述降落点，RTK装置用于通过RTK定位方式确定无人机与降落点之间的相对位置，GPS装置用于通过GPS定位方式确定无人机与降落点之间的相对位置，环境光传感器用于确定环境的光线强度，以供飞行控制器根据所述光线强度确定降落点的环境状态，可见光摄像头用于在可见光条件下获取降落点处二维码的图像，并将图像通过无线通信装置发送至所述视觉信息处理装置，红外摄像头用于获取设置于降落点处的红外信标的图像，并将图像通过无线通信装置发送至视觉信息处理装置，视觉信息处理装置用于对图像进行处理，并将处理结果通过无线通信装置发送至所述飞行控制器，以使飞行控制器基于处理结果确定无人机与降落点之间的相对位置，无载波通信UWB信标与UWB基站配合通过UWB定位方式确定无人机与降落点之间的相对位置，实现了使无人机在自动机场应用中能够精准的降落在自动机场起降平台上，更加稳定可靠，提高了无人机的降落精度。

实施例六

图13为本发明实施例六提供的一种机场的示意图。该机场与本发明实施例提供的无人机系统相互配合，用于实现本发明实施例提供的无人机降落方法。该机场60包括：

起降平台61、设置于起降平台设定范围内的实时动态载波相位差分RTK基站62以及无载波通信UWB基站63、设置于起降平台61中心的二维码64以及红外信标65；

其中，起降平台61为无人机60的起飞平台与降落平台；

RTK基站62以及UWB基站63分别与无人机的机载RTK装置65以及机载UWB信标66配合工作，用于实现无人机的RTK定位以及UWB定位；

二维码64以及红外信标65分别与无人机69的机载可见光摄像头67以及机载红外摄像头68配合工作，以使机载可见光摄像头67在可见光条件下获取二维码64的图像，使红外摄像头68获取红外信标65的图像，并基于二维码64的图像或者所述红外信标65的图像实现无人机69的视觉定位；

无人机在接到降落指令时，根据起降平台61处的环境状态采用不同的定位方式降落。

无人机69在起降平台61起飞时，将无人机69的起飞点坐标写入无人机69的航线信息，作为本次自动飞行航线在起降平台的降落点。当无人机69接收到降落指令时，确定降落点的环境状态，根据设置于起降平台61设定范围内的实时动态载波相位差分RTK基站62，判断RTK的通信质量，或者环境光传感器确定的设定区域内的光线强度，针对无人机69与降落点之间的相对位置，确定不同的无人机69降落定位方式。在RTK通信质量较好时，利用RTK基站62通过RTK定位方式控制无人机降落，在RTK通信质量不好，且降落点设定区域的光线强度达到阈值时，采用二维码识别定位方式或者红外信标定位方式，如果降落点设定区域的光线强度不好，则采用红外信标定位方式对无人机69降落进行定位。

采用通过二维码识别定位方式，或者红外信标定位方式对无人机69的降落过程进行定位时，在无人机69高空飞行时，优先使用GPS定位方式进行粗定位，控制无人机69与降落点之间的相对位置满足第一关系，该第一关系例如可以是上下对准关系，也可以是非对准关系，只需保证设置于降落点处的二维码64或者红外信标65落在无人机69的机载摄像头的拍摄范围内即可。

GPS定位后保证无人机位于视觉定位区，即GPS定位区与视觉定位区的分界处高度为第二设定高度，高空用GPS定位后，为保证无人机在中间高度区域时使用视觉定位，必须使无人机69与降落点之间的距离小于第二设定高度，无人机此时在中间用视觉定位方式进行降落定位。

无人机69飞到降落目标点上空后，如果光线轻度达到强度阈值，则采用二维码识别定位方式对无人机69降落进行定位，无人机机载可见光摄像头67拍摄降落点处的定位二维码64，发送至无人机系统的视觉信息处理装置，对拍摄的二维码图像进行处理，以确定该包含二维码64的图像中心位置，然后根据确定的中心位置和降落点处的二维码中心位置进行对比，确定拍摄的二维码图像与降落点处的二维码64中心的偏移量，根据该偏移量，由无人机飞行控制器控制确定无人机此时与降落点之间的相对位置，并根据相对位置控制无人机动力装置对无人机69进行位置调整。

无人机飞到降落目标点上空后，如果光线轻度没有到强度阈值，则采用红外信标定位方式对无人机降落进行定位，无人机机载红外摄像头68拍摄降落点处的红外信标65，发送至无人机系统的视觉信息处理装置，对拍摄的红外信标图像进行处理，以确定该包含红外信标65的图像中心位置，然后根据确定的中心位置和降落点处的红外信标进行对比，确定拍摄的红外信标图像与降落点处的红外信标65的偏移量，根据该偏移量，由无人机飞行控制器控制确定无人机此时与降落点之间的相对位置，并根据相对位置控制无人机动力装置对无人机69进行位置调整，由于信标本身可以发出红外光，故此种视觉定位方式可在夜间使用。

当无人机69下降到第一设定高度后，切换成UWB定位无人机可以降落在视觉定位区与UWB定位区的边界，UWB定位是通过安装在无人机上的UWB66信标与机场中多个UWB基站63进行实时通信，根据通信时间计算出信标到各个基站的距离，从而求出UWB信标66的三维位置，进而得到无人机69的精确位置，通过将无人机69的位置与降落点坐标进行对比，确定无人机69与降落点的相对位置。由无人机飞行控制器根据无人机69与降落点之间的相对位置，控制无人机动力装置使无人机69降落至起降平台61的降落点。

实施例七

图14为本发明实施例七提供的一种电子设备的结构示意图。图14示出了适于用来实现本发明实施方式的示例性电子设备12的框图。图14显示的电子设备12仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。

如图14所示，电子设备12以通用计算设备的形式表现。电子设备12的组件可以包括但不限于：一个或者多个处理器或者处理单元16，系统存储器28，连接不同系统组件(包括系统存储器28和处理单元16)的总线18。

总线18表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储器总线或者存储器控制器，外围总线，图形加速端口，处理器或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。举例来说，这些体系结构包括但不限于工业标准体系结构(ISA)总线，微通道体系结构(MAC)总线，增强型ISA总线、视频电子标准协会(VESA)局域总线以及外围组件互连(PCI)总线。

电子设备12典型地包括多种计算机系统可读介质。这些介质可以是任何能够被电子设备12访问的可用介质，包括易失性和非易失性介质，可移动的和不可移动的介质。

系统存储器28可以包括易失性存储器形式的计算机系统可读介质，例如随机存取存储器(RAM)30和/或高速缓存存储器32。电子设备12可以进一步包括其它可移动/不可移动的、易失性/非易失性计算机系统存储介质。仅作为举例，存储系统34可以用于读写不可移动的、非易失性磁介质(图14未显示，通常称为“硬盘驱动器”)。尽管图14中未示出，可以提供用于对可移动非易失性磁盘(例如“软盘”)读写的磁盘驱动器，以及对可移动非易失性光盘(例如CD-ROM,DVD-ROM或者其它光介质)读写的光盘驱动器。在这些情况下，每个驱动器可以通过一个或者多个数据介质接口与总线18相连。系统存储器28可以包括至少一个程序产品，该程序产品具有一组(例如至少一个)程序模块，这些程序模块被配置以执行本发明各实施例的功能。

具有一组(至少一个)程序模块42的程序/实用工具40，可以存储在例如系统存储器28中，这样的程序模块42包括但不限于操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。程序模块42通常执行本发明所描述的实施例中的功能和/或方法。

电子设备12也可以与一个或多个外部设备14(例如键盘、指向设备、显示器24等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该电子设备12交互的设备通信，和/或与使得该电子设备12能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如网卡，调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(I/O)接口22进行。并且，电子设备12还可以通过网络适配器20与一个或者多个网络(例如局域网(LAN)，广域网(WAN)和/或公共网络，例如因特网)通信。如图所示，网络适配器20通过总线18与电子设备12的其它模块通信。应当明白，尽管图14中未示出，可以结合电子设备12使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、RAID系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。

处理单元16通过运行存储在系统存储器28中的程序，从而执行各种功能应用以及无人机降落，例如实现本发实施例所提供的一种无人机降落方法步骤，该方法包括：

当接收到降落指令时，确定降落点的环境状态；

根据所确定的降落点的环境状态，确定用于定位无人机与降落点之间相对位置的目标定位方式；

根据所述目标定位方式控制无人机降落。

当然，本领域技术人员可以理解，处理器还可以实现本发明任意实施例所提供的无人机降落方法的技术方案。

实施例八

本实施例八提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本发明任意实施例所提供的无人机降落方法步骤，该方法包括：

当接收到降落指令时，确定降落点的环境状态；

根据所确定的降落点的环境状态，确定用于定位无人机与降落点之间相对位置的目标定位方式；

根据所述目标定位方式控制无人机降落。

本发明实施例的计算机存储介质，可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是但不限于：电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。

计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。

计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。

可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言，诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言，诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络，包括局域网(LAN)或广域网(WAN)，连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。

本领域普通技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，他们可以用计算机装置可执行的程序代码来实现，从而可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件的结合。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (16)

1.一种无人机降落方法，其特征在于，包括：

当接收到降落指令时，确定降落点的环境状态；

根据所确定的降落点的环境状态，确定用于定位无人机与降落点之间相对位置的目标定位方式；

根据所述目标定位方式控制无人机降落。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定降落点的环境状态包括：

通过无人机系统的实时动态载波相位差分RTK装置输出的RTK通信信号强度信息，确定所述降落点设定区域内RTK的通信质量；

或者，通过无人机系统的环境光传感器确定所述降落点设定区域内的光线强度。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所确定的降落点的环境状态确定用于定位无人机与降落点之间相对位置的目标定位方式，包括：

若所述降落点设定区域内RTK的通信质量符合设定条件，则将RTK定位方式确定为所述目标定位方式，否则根据所述降落点设定区域内的光线强度确定所述目标定位方式。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述降落点设定区域内的光线强度确定所述目标定位方式，包括：

若所述降落点设定区域内的光线强度达到强度阈值，则将二维码识别定位方式确定为所述目标定位方式，否则将红外信标定位方式确定为所述目标定位方式。

5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，若所述目标定位方式为RTK定位方式，所述根据所述目标定位方式控制无人机降落，包括：

通过RTK定位方式确定无人机与降落点之间的相对位置；

根据所述相对位置控制无人机降落至所述降落点。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述目标定位方式控制无人机降落之前，还包括：

在无人机起飞时，通过RTK定位方式确定无人机的起飞点坐标；

将所述起飞点坐标确定为所述降落点。

7.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，若所述目标定位方式为二维码识别定位方式，或者红外信标定位方式，所述根据所述目标定位方式控制无人机降落，包括：

通过所述二维码识别定位方式，或者红外信标定位方式确定在降落过程中无人机与降落点之间的相对位置；

根据所述相对位置控制无人机降落至第一设定高度。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，当无人机降落至所述第一设定高度之后，还包括：

通过无载波通信UWB定位方式确定无人机与降落点之间的相对位置；

根据所述相对位置控制无人机降落至所述降落点。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述根据所述目标定位方式控制无人机降落之前，还包括：

通过全球定位系统GPS定位方式控制无人机与所述降落点之间的相对位置满足第一关系，且与所述降落点之间的距离小于第二设定高度，其中所述第二设定高度大于所述第一设定高度。

10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述通过所述二维码识别定位方式确定在降落过程中无人机与降落点之间的相对位置，包括：

通过无人机的机载可见光摄像头获取设置于降落点处二维码的图像；

通过无人机系统的视觉信息处理装置对所述图像进行处理，以确定所述二维码与所述图像中心的偏移量；

通过无人机系统的飞行控制器根据所述偏移量确定无人机与降落点之间的相对位置。

11.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述通过所述红外信标定位方式确定在降落过程中无人机与降落点之间的相对位置，包括：

通过无人机的机载红外摄像头获取设置于降落点处的红外信标的图像；

通过无人机系统的视觉信息处理装置对所述图像进行处理，以确定所述红外信标与所述图像中心的偏移量；

通过无人机系统的飞行控制器根据所述偏移量确定无人机与降落点之间的相对位置。

12.一种无人机降落装置，其特征在于，包括：

环境状态确定模块，用于当接收到降落指令时，确定降落点的环境状态；

定位方式确定模块，用于根据所确定的降落点的环境状态确定用于定位无人机与降落点之间相对位置的目标定位方式；

控制模块，用于根据所述目标定位方式控制无人机降落。

13.一种无人机系统，包括全球卫星定位GPS装置、飞行控制器、动力装置、无线通信装置，其特征在于，还包括：实时动态载波相位差分RTK装置、环境光传感器、可见光摄像头、红外摄像头、无载波通信UWB信标以及视觉信息处理装置；

其中，所述飞行控制器用于通过所述RTK装置以及所述环境光传感器确定降落点的环境状态，并根据所述环境状态确定用于定位无人机与降落点之间相对位置的目标定位方式，根据所述目标定位方式控制所述动力装置动作，以控制无人机降落至所述降落点；

所述RTK装置用于通过RTK定位方式确定无人机与降落点之间的相对位置；

所述GPS装置用于通过GPS定位方式确定无人机与降落点之间的相对位置；

所述环境光传感器用于确定环境的光线强度，以供所述飞行控制器根据所述光线强度确定降落点的环境状态；

所述可见光摄像头用于在可见光条件下获取降落点处二维码的图像，并将所述图像通过所述无线通信装置发送至所述视觉信息处理装置；

所述红外摄像头用于获取设置于降落点处的红外信标的图像，并将所述图像通过所述无线通信装置发送至所述视觉信息处理装置；

所述视觉信息处理装置用于对所述图像进行处理，并将处理结果通过所述无线通信装置发送至所述飞行控制器，以使所述飞行控制器基于所述处理结果确定无人机与降落点之间的相对位置；

所述无载波通信UWB信标与UWB基站配合通过UWB定位方式确定无人机与降落点之间的相对位置。

14.一种机场，其特征在于，包括：起降平台、设置于起降平台设定范围内的实时动态载波相位差分RTK基站以及无载波通信UWB基站、设置于起降平台中心的二维码以及红外信标；

其中，所述起降平台为无人机的起飞平台与降落平台；

所述RTK基站以及所述UWB基站分别与无人机的机载RTK装置以及机载UWB信标配合工作，用于实现无人机的RTK定位以及UWB定位；

所述二维码以及红外信标分别与无人机的机载可见光摄像头以及机载红外摄像头配合工作，以使所述机载可见光摄像头在可见光条件下获取所述二维码的图像，使所述红外摄像头获取所述红外信标的图像，并基于所述二维码的图像或者所述红外信标的图像实现无人机的视觉定位；

所述无人机在接到降落指令时，根据所述起降平台处的环境状态采用不同的定位方式降落。

15.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：

一个或多个处理器；

存储器，用于存储一个或多个程序；

当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1-11中任一所述的无人机降落方法步骤。

16.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-11中任一所述的无人机降落方法步骤。

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