CN114153225A - 一种基于rtk及rfid技术的无人机高精度降落控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于电气设备故障诊断技术领域，具体涉及一种基于RTK及RFID技术的无人机高精度降落控制系统及方法。本发明采用RTK定位技术，可以实现厘米级别的定位，而且本发明采用低频RFID电子标签与RFID阅读器配合，不仅可以识别无人机的身份是否合法，还可以识别无人机的飞行高度。本发明通过在停机位设置位置标识，并且计算位置标识在采集图像中所占的百分比，判断无人机是否对准停机位的正上方，当位置标识在采集图像中所占的百分比达到设定阈值时，说明无人机已经对准停机位的正上方，并结合图像识别结果、停机位管理平台上传无人机管理平台的停机位状态共同识别对应的停机位是否空闲，若是空闲则控制无人机垂直下落，如此实现精准定位。

Description

一种基于RTK及RFID技术的无人机高精度降落控制系统及 方法

技术领域

本发明属于电气设备故障诊断技术领域，具体涉及一种基于RTK及RFID技术的无人机高精度降落控制系统及方法。

背景技术

配电网是指从输电网或地区发电厂接受电能，通过配电设施就地分配或按电压逐级分配给各类用户的电力网。是由架空线路、杆塔、配电变压器、隔离开关、无功补偿器及一些附属设施等组成的，在电力网中起重要分配电能作用的网络。配电网作为电网重要的组成部分，是大型输电网和用户对接的重要环节，系统的安全、可靠运行直接影响到整个电网系统的正常运行及用户的日常生产生活。对配电网线路进行定期巡视检查，随时了解和掌握配电线路的运行情况以及线路周围环境和线路保护区的变化情况，是确保供电安全的基础。

目前针对配电网的巡检从人工巡检转换为无人机智能巡检，然而在无人机降落过程中，无人机会受到地效和侧向阵风两方面影响，造成降落精度低的问题。地效影响空气绕无人机的流动，使飞行器的空气动力特性与远离地面时的不同。侧向阵风问题是无人机在降落过程中，机身会发生一定程度的倾斜，从而影响降落精度。全球定位系统（GPS）导航的自动降落是目前最常用的引导降落方法，但GPS引导动降落有一定的不足。首先，不做特殊处理的GPS 定位精度仅能达到10m，对于地形复杂的区域，比如建筑群密集的城市，无人机很可能因为导航误差在低空进近区域坠毁；其次，GPS 信号受非空气介质干扰大，在遮挡物较多的区域，比如森林，会造成误差增大甚至信号丢失；专业级高精度 GPS 设备成本高昂，不具备经济实用性。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供了一种基于RTK及RFID技术的无人机高精度降落控制系统及方法，本发明的具体技术方案如下：

一种基于RTK及RFID技术的无人机高精度降落控制系统，包括若干个无人机、若干个停机位、停机位管理平台和无人机管理平台；

每个所述无人机包含图像采集模块、图像预处理模块、RFID电子标签、控制模块、射频发射模块、第一通信模块；所述图像采集模块经过图像预处理模块连接控制模块，所述RFID电子标签、射频发射模块、第一通信模块分别与控制模块连接；所述图像采集模块设置在无人机底部；

所述停机位管理平台包括微处理器、第二通信模块、射频接收模块、数据库和每个所述停机位上设置的位置标识和RFID识别器；所述位置标识设置在每个停机位的中心位置；所述射频接收模块分别与射频发射模块、RFID识别器连接；所述RFID识别器、数据库、第二通信模块分别与微处理器连接；

所述无人机管理平台包括第三通信模块、RTK定位模块、处理器模块、数据存储模块、时钟模块；所述第三通信模块、RTK定位模块、数据存储模块、时钟模块分别与处理器模块连接；所述第一通信模块、第二通信模块、第三通信模块彼此之间互相实现通信；

所述图像采集模块用于采集停机位的周围环境图像并将采集的图像传输至图像预处理模块；

所述图像预处理模块用于对无人机的图像进行处理，并判断停机位上是否停有无人机，得到停机位的空闲状态后，则进一步识别出位置标识并计算位置标识占整张图像的百分比，并将停机位的空闲状态和位置标识占整张图像的百分比传输至控制模块；控制模块将停机位的空闲状态和位置标识占整张图像的百分比通过第一通信模块、第三通信模块传输至数据处理模块，所述射频发射模块用于发送无人机的RFID电子标签；所述RFID电子标签为低频RFID电子标签；

所述停机位上的RFID识别器用于识别无人机的RFID电子标签并将识别的RFID电子标签传输至微处理器，所述微处理器用于将收到的无人机的RFID电子标签与数据库中存储的RFID电子标签进行匹配，判断无人机的身份是否合法，并将判断结果通过第二通信模块分别传输至第一通信模块、第三通信模块；

所述无人机管理平台的RTK定位模块用于以CORS网络体系结构为基础，建立精确的差分信息解算模型，进而解算出高精度的差分数据，进行求差解算出坐标以达到高精度定位，并将定位坐标输入至处理器模块；所述处理器模块用于将定位坐标通过第三通信模块、第一通信模块传输至无人机的控制模块，并由控制模块根据定位坐标、停机位的空闲状态和位置标识占整张图像的百分比控制无人机精准降落；所述时钟模块用于提供时钟源。

优选地，所述图像预处理模块采用以下方法对图像预处理：

利用Sobel算子求得图像的边缘图；利用Otsu法对图像进行二值化，并对二值化后的图像进行卡尔曼滤波，并判断采集的图像中是否存在目标图像；所述目标图像为停机位上的位置标识。

优选地，所述图像预处理模块将采集的图像与存储的目标图像模板匹配，具体是与存储的目标图像模板进行异或运算，若是异或结果为0，则说明采集的图像中存在目标图像，说明停机位空闲；若是异或结果为1，则说明采集的图像中不存在目标图像，说明停机位上停有另一无人机，处于非空闲状态。

优选地，所述停机位管理平台的微处理器根据对应停机位的RFID识别器的识别结果进一步判断停机位是否空闲，若是对应RFID识别器能够识别到相应合法的RFID电子标签，则说明对应的停机位不空闲，若是对应的停机位的RFID识别器不能识别到任一合法的RFID电子标签，则说明该停机位空闲，微处理器模块通过第二通信模块、第三通信模块将该停机位的状态上传是无人机管理平台。

优选地，所述数据存储模块用于存储停机位的状态，包括空闲或占用状态。

优选地，所述停机位管理平台还包括无线充电模块，所述无线充电模块与微处理器连接；在对应的停机位被占用时，微处理器控制无线充电模块打开给无人机充电，当停机位空闲时，微处理器控制无线充电模块关闭进而自动切断供电电源。

优选地，所述无线充电模块与微处理器通过自动开关连接；所述自动开关设置在位置标识处，采用漫反射光电开关。

一种基于RTK及RFID技术的无人机高精度降落控制方法，应用所述控制系统，包括以下步骤：

S1：无人机管理平台根据RTK定位模块对无人机进行实时定位，并根据预存的停机位的位置通过路线规划算法控制无人机飞至停机位的上方；

S2：无人机的图像采集模块采集停车位的图像，并经过图像预处理模块进行处理后，识别出位置标识，判断对应的停机位是否空闲，若是空闲则进一步计算采集的图像中位置标识占整张图像的百分比，若是位置标识占整张图像的百分比超过对应的阈值，说明无人机停在对应停机位的位置标识的正上方，并到达预设高度内；

S3：停机位管理平台的RFID识别器无人机的RFID电子标签，若是不能识别到任一合法的RFID电子标签，则表示对应的无人机停车位空闲或是当前停在对应停机位上的无人机不合法，若是能够识别到唯一一个合法的RFID电子标签，说明对应的无人机停车位被占用，停机位管理平台将停机位的状态上传至无人机管理平台；

S4：若是对应的停机位空闲，停机位管理平台则将停机位的状态上传至无人机管理平台，无人机管理平台进而告知对应无人机，并通过控制模块控制无人机竖直下落；

S5：若是对应的停机位占用，停机位管理平台将停机位的状态上传至无人机管理平台，无人机管理平台进而告知对应无人机，并通过路线规划算法确定离无人机最近的未被选定的空闲停机位的路线，通过控制模块控制无人机飞至最近的停机位上方，返回至步骤S1开始下一停机位的状态识别。

优选地，还包括以下：

若是无人机的身份合法且停在对应的停机位上，微处理器控制无线充电模块对无人机进行充电；

若是无人机的身份合法不合法且停在对应的停机位上无线充电模块不对无人机进行充电。

本发明的有益效果为：本发明采用RTK定位技术，可以实现厘米级别的定位，而且本发明采用低频RFID电子标签与RFID阅读器配合，不仅可以识别无人机的身份是否合法，还可以识别无人机的飞行高度，低频RFID电子标签的识别距离为一般小于8厘米，可以精准实现定位至厘米级别，且小于8厘米。本发明通过在停机位设置位置标识，并且计算位置标识在采集图像中所占的百分比，判断无人机是否对准停机位的正上方，当位置标识在采集图像中所占的百分比达到设定阈值时，说明无人机已经对准停机位的正上方，并结合图像识别结果、停机位管理平台上传无人机管理平台的停机位状态共同识别对应的停机位是否空闲，若是空闲则控制无人机垂直下落，如此实现精准定位。本发明采用RFID和RTK相配合，以及在停机位设置位置标识和图像处理方法，实现无人机精准定位。

对图像进行二值化处理，可以简化运算，并且采用模板匹配的方法，结合异或运算，实现位置标识的精准识别，提高定位的精度。

本发明的停机位还设置无线充电模块，可以对降落的无人机实现智能充电，提高无人机的续航能力。并且通过漫发射光电开关自动控制停机位上的无线充电模块的开关，实现智能控制，而且可以检测无人机的状态，在RFID识别器出现故障时可以通过漫反射光电开关的工作状态判断对应停机位的空闲状态，若是漫反射光电开关处于连通状态，说明对应的停机位上停有无人机，停机位处于占有状态，若是漫反射光电开关处于断开状态，说明停机位处于空闲状态或者停机位上停有的无人机的身份不合法，因此本申请的漫反射光电开关不仅可以控制自动充电模块的开关，还能识别停机位的空闲状态。

本发明的控制方法，通过RTK定位技术控制无人机飞行至停机位上方，通过图像采集处理技术控制无人机飞至停机位的正上方，并且结合判断停机位的状态，若是空闲状态，则控制无人机垂直下落至一定高度，结合RFID的识别结果判断无人机身份是否合法，若是合法，则控制无人机停在对应的停机位，可选择给无人机充电，若是不合法则不开启自动充电，既实现了无人机的精准定位，又能给无人机合法充电。

而且本发明通过无人机管理平台可对多个无人机同时定位并控制多个无人机进行停机位寻找、下降，提高了控制效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本发明的原理示意图；

图2为本发明提供的方法流程图。

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。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和 “包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/ 或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

如图1所示，一种基于RTK及RFID技术的无人机高精度降落控制系统，包括若干个无人机、若干个停机位、停机位管理平台和无人机管理平台；

每个所述无人机包含图像采集模块、图像预处理模块、RFID电子标签、控制模块、射频发射模块、第一通信模块；所述图像采集模块经过图像预处理模块连接控制模块，所述RFID电子标签、射频发射模块、第一通信模块分别与控制模块连接；所述图像采集模块设置在无人机底部；

停机位管理平台包括微处理器、第二通信模块、射频接收模块、数据库和每个停机位上设置的位置标识和RFID识别器；位置标识设置在每个停机位的中心位置；射频接收模块分别与射频发射模块、RFID识别器连接；RFID识别器、数据库、第二通信模块分别与微处理器连接。每个RFID识别器与微处理器的接口唯一，当微处理器收到对应接口传来信号时，可以识别出是哪一个停机位上的RFID识别器传来信号，进而知道是哪个停机位上停有无人机。数据库中存储有每个停机位上设置的RFID识别器与微处理器的接口映射关系，以及所有合法的RFID电子标签、每个无人机停机位的经纬度。

无人机管理平台包括第三通信模块、RTK定位模块、处理器模块、数据存储模块、时钟模块；第三通信模块、RTK定位模块、数据存储模块、时钟模块分别与处理器模块连接；第一通信模块、第二通信模块、第三通信模块彼此之间互相实现通信。

图像采集模块用于采集停机位的周围环境图像并将采集的图像传输至图像预处理模块；

图像预处理模块用于对无人机的图像进行处理，并判断停机位上是否停有无人机，得到停机位的空闲状态后，则进一步识别出位置标识并计算位置标识占整张图像的百分比，并将停机位的空闲状态和位置标识占整张图像的百分比传输至控制模块；控制模块将停机位的空闲状态和位置标识占整张图像的百分比通过第一通信模块、第三通信模块传输至数据处理模块，射频发射模块用于发送无人机的RFID电子标签；RFID电子标签为低频RFID电子标签；

停机位上的RFID识别器用于识别无人机的RFID电子标签并将识别的RFID电子标签传输至微处理器，微处理器用于将收到的无人机的RFID电子标签与数据库中存储的RFID电子标签进行匹配，判断无人机的身份是否合法，并将判断结果通过第二通信模块分别传输至第一通信模块、第三通信模块；

无人机管理平台的RTK定位模块用于以CORS网络体系结构为基础，建立精确的差分信息解算模型，进而解算出高精度的差分数据，进行求差解算出坐标以达到高精度定位，并将定位坐标输入至处理器模块；处理器模块用于将定位坐标通过第三通信模块、第一通信模块传输至无人机的控制模块，并由控制模块根据定位坐标、停机位的空闲状态和位置标识占整张图像的百分比控制无人机精准降落；时钟模块用于提供时钟源。RTK定位的原理为：在基准站上安置1台接收机为参考站，对卫星进行连续观测，并将其观测数据和测站信息，通过无线电传输设备，实时地发送给流动站，流动站GPS接收机在接收GPS卫星信号的同时，通过无线接收设备，接收基准站传输的数据，然后根据相对定位的原理，实时解算出流动站的三维坐标及其精度（即基准站和流动站坐标差△X、△Y、△H，加上基准坐标得到的每个点的WGS－84坐标，通过坐标转换参数得出流动站每个点的平面坐标X、Y和海拔高H）。在本实施例中，基准站设置在停机位旁，流动站为无人机，无人机上设置有GPS模块。

作为本发明的一个优选实施例，图像预处理模块采用以下方法对图像预处理：

利用Sobel算子求得图像的边缘图；利用Otsu法对图像进行二值化，并对二值化后的图像进行卡尔曼滤波，并判断采集的图像中是否存在目标图像；目标图像为停机位上的位置标识。

作为本发明的一个优选实施例，图像预处理模块将采集的图像与存储的目标图像模板匹配，具体是与存储的目标图像模板进行异或运算，若是异或结果为0，则说明采集的图像中存在目标图像，说明停机位空闲；若是异或结果为1，则说明采集的图像中不存在目标图像，说明停机位上停有另一无人机，处于非空闲状态。在本发明中，采集的图像为图像矩阵，目标图像也为图像矩阵，两个矩阵之间进行异或，主要是对应位置的元素进行异或。在本实施例中，位置标识设置为圆形、正方形或长方形，形状或颜色不做限定。

作为本发明的一个优选实施例，停机位管理平台的微处理器根据对应停机位的RFID识别器的识别结果进一步判断停机位是否空闲，若是对应RFID识别器能够识别到相应合法的RFID电子标签，则说明对应的停机位不空闲，若是对应的停机位的RFID识别器不能识别到任一合法的RFID电子标签，则说明该停机位空闲，微处理器模块通过第二通信模块、第三通信模块将该停机位的状态上传是无人机管理平台。

作为本发明的一个优选实施例，本发明的无人机管理平台的数据存储模块用于存储停机位的状态，包括空闲或占用状态。

作为本发明的一个优选实施例，停机位管理平台还包括无线充电模块，无线充电模块与微处理器连接；在对应的停机位被占用时，微处理器控制无线充电模块打开给无人机充电，当停机位空闲时，微处理器控制无线充电模块关闭进而自动切断供电电源。

作为本发明的一个优选实施例，无线充电模块与微处理器通过自动开关连接；自动开关设置在位置标识处，采用漫反射光电开关。通过漫发射光电开关自动控制停机位上的无线充电模块的开关，实现智能控制，而且可以检测无人机的状态，在RFID识别器出现故障时可以通过漫反射光电开关的工作状态判断对应停机位的空闲状态，若是漫反射光电开关处于连通状态，说明对应的停机位上停有无人机，停机位处于占有状态，若是漫反射光电开关处于断开状态，说明停机位处于空闲状态或者停机位上停有的无人机的身份不合法，因此本申请的漫反射光电开关不仅可以控制自动充电模块的开关，还能识别停机位的空闲状态。

作为本发明的一个优选实施例，本发明的RTK定位模块具体包括北斗地基增强网、数据播发平台以及多个GNSS卫星；

北斗地基增强网，用于利用 CORS 各个参考站的观测信息，以 CORS 网络体系结构为基础，建立精确的差分信息解算模型，解算出高精度的差分数据，进而通过数据专线传输至数据播发平台；

数据播发平台，用于通过无线专网将接收的差分数据传输至作业无人机，同时通过无线通信数据链路将各种差分改正数发送给用户；

GNSS卫星，用于测量出已知位置的GNSS卫星到作业无人机之间的距离，进而综合多颗GNSS卫星的数据就可获取作业无人机的具体位置，进而实现高精度定位，实现无人机精确定点降落。具体如下：

根据星载时钟所记录的时间在卫星星历中查出，而无人机到卫星的距离则通过记录卫星信号传播到无人机所经历的时间，再将其乘以光速得到；所以除了无人机的三维坐标x、y、z外，还要引进一个Δt，即卫星与无人机之间的时间差作为未知数，然后用4个方程将这4个未知数解出来；所以如果想知道无人机所处的位置，至少要能接收到4个卫星的信号；无人机按照定位解算方法进行定位计算，进而计算出无人机所在地理位置的经纬度、高度、速度、时间等信息。

实时RTK技术方案就是利用全国北斗地基增强各个参考站的观测信息，以基准站网网络体系结构为基础，建立精确的差分信息解算模型，解算出高精度的差分数据，然后通过网络通信数据链路将各种差分改正数发送给用户。实时 RTK技术集 Internet 技术、无线通信技术、计算机网络管理技术和卫星定位技术于一体，是基准站网网络服务系统的核心支持技术和解决方案。本发明以广域厘米级定位，依托网格化分布的地基参考站，为无人机提供精度均一的高精度定位，并具备强大的抗磁干扰能力，在复杂环境下也能保证无人机安全飞行。

本发明的工作原理为：本发明的RTK定位模块实时把无人机的位置（经纬度、高度）传输至处理器模块，处理器根据无人机的经纬度、高度和停机位的位置对无人机进行路线规划，使得无人机飞至停机位的区域。

微处理器识别漫反射光电开关的状态，通过漫反射光电开关判断停机位的状态，若是漫反射光电开关打开，则停机位不空闲，微处理器将停机位不空闲的状态通过第二通信模块传输至第一通信模块和第二通信模块，处理器模块将停机位的状态存储至数据存储模块，控制模块则在无人机管理平台的路线规划下控制无人机进行寻找下一停机位。

若是漫反射光电开关关闭，则停机位空闲或被非法占用，图像采集模块采集停机位的图像，并经过图像预处理模块进行处理后，判断是否能识别出位置标识。

若是控制模块通过图像预处理模块预处理后的图像数据能够识别出停机位的位置标识，则判断停机位空闲，并通过第一通信模块向第三通信模块发送停机位空闲的信号，处理器模块将对应停机位的状态信息存储至数据存储模块。

同时控制模块通过图像预处理模块预处理后的图像数据判断位置标识占采集的图像的百分比是否达到设定阈值，随着无人机慢慢下降，并且若是无人机在停机位的正上方，则位置标识占采集的图像的百分比越来越大，若是达到设定阈值，说明无人机在停机位的正上方，则无人机管理平台通过控制模块控制无人机慢慢下降，若是位置标识占采集的图像的百分比没有达到设定阈值，则无人机管理平台通过无人机的定位信息，通过路线规划调整无人机的位置，使得无人机飞至停机位的正上方，直至位置标识占采集的图像的百分比达到设定阈值，然后通过控制模块控制无人机慢慢下降。

若是控制模块通过图像预处理模块预处理后的图像数据不能识别出停机位的位置标识，则说明停机位被非法占有，停在停机位上的是其他不合法的无人机或者其他异物，则控制模块启动报警模块进行报警，并将报警信号传输至无人机管理平台。

随着无人机慢慢下降，当下降至低频RFID电子标签可以被识别的高度时，RFID阅读器读取无人机的低频RFID电子标签，判断无人机的身份是否合法，具体是跟数据库中记载的RFID电子标签进行匹配，看是否有且只有一个与无人机的低频RFID电子标签匹配，若是存在匹配的RFID电子标签，则说明无人机的身份合法，则微处理器模块通过第二通信模块分别向第一通信模块、第三通信模块传输信号，无人机管理平台通过控制模块控制无人机慢慢下降，在此可以降低无人机下降的速度，具体根据实际需要设置。当无人机的身份合法且停在对应的停机位上，微处理器控制漫反射光电开关连通，使得无线充电模块对无人机进行充电。

若是数据库中不存在与无人机的低频RFID电子标签匹配的RFID电子标签，则说明无人机的身份不合法，则就算无人机停在对应的停机位上无线充电模块也不对无人机进行充电。

作为本发明的另一实施例，本发明还提供了一种基于RTK及RFID技术的无人机高精度降落控制方法，包括以下步骤：

S1：无人机管理平台根据RTK定位模块对无人机进行实时定位，并根据预存的停机位的位置通过路线规划算法控制无人机飞至停机位的上方；

S2：通过漫反射光电开关的状态判断对应的停机位是否空闲，若是漫反射光电开关打开，则停机位不空闲，返回步骤S1进行寻找下一停机位；

若是漫反射光电开关关闭，对应的停机位可能空闲或被非法占用，则无人机的图像采集模块采集停机位的图像，并经过图像预处理模块进行处理后，判断是否能识别出位置标识，若是能够识别出对应的位置标识，则判断对应的停机位空闲，若是不能识别出对应的位置表示，则停机位被非法占用，则启动报警模块向无人机管理模块报警；

若是空闲则进一步计算采集的图像中位置标识占整张图像的百分比，若是位置标识占整张图像的百分比超过对应的阈值，说明无人机停在对应停机位的位置标识的正上方，并到达预设高度内；若是不超过设定阈值，说明无人机没有飞至对应停车位的正上方，则应该调整无人机的位置；

S3：停机位管理平台的RFID识别器无人机的RFID电子标签，若是不能识别到任一合法的RFID电子标签，则表示对应的无人机停车位空闲或是当前停在对应停机位上的无人机不合法，若是能够识别到唯一一个合法的RFID电子标签，说明对应的无人机停车位被占用，停机位管理平台将停机位的状态上传至无人机管理平台；

S4：若是对应的停机位空闲，停机位管理平台则将停机位的状态上传至无人机管理平台，无人机管理平台进而告知对应无人机，并通过控制模块控制无人机竖直下落；

S5：若是对应的停机位占用，停机位管理平台将停机位的状态上传至无人机管理平台，无人机管理平台进而告知对应无人机，并通过路线规划算法确定离无人机最近的未被选定的空闲停机位的路线，通过控制模块控制无人机飞至最近的停机位上方，返回至步骤S1开始下一停机位的状态识别；

S6：若是无人机的身份合法且停在对应的停机位上，微处理器控制无线充电模块对无人机进行充电；

若是无人机的身份合法不合法且停在对应的停机位上无线充电模块不对无人机进行充电。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元可结合为一个单元，一个单元可拆分为多个单元，或一些特征可以忽略等。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (9)

1.一种基于RTK及RFID技术的无人机高精度降落控制系统，其特征在于：包括若干个无人机、若干个停机位、停机位管理平台和无人机管理平台；

每个所述无人机包含图像采集模块、图像预处理模块、RFID电子标签、控制模块、射频发射模块、第一通信模块；所述图像采集模块经过图像预处理模块连接控制模块，所述RFID电子标签、射频发射模块、第一通信模块分别与控制模块连接；所述图像采集模块设置在无人机底部；

所述停机位管理平台包括微处理器、第二通信模块、射频接收模块、数据库和每个所述停机位上设置的位置标识和RFID识别器；所述位置标识设置在每个停机位的中心位置；所述射频接收模块分别与射频发射模块、RFID识别器连接；所述RFID识别器、数据库、第二通信模块分别与微处理器连接；

所述无人机管理平台包括第三通信模块、RTK定位模块、处理器模块、数据存储模块、时钟模块；所述第三通信模块、RTK定位模块、数据存储模块、时钟模块分别与处理器模块连接；所述第一通信模块、第二通信模块、第三通信模块彼此之间互相实现通信；

所述图像采集模块用于采集停机位的周围环境图像并将采集的图像传输至图像预处理模块；

所述图像预处理模块用于对无人机的图像进行处理，并判断停机位上是否停有无人机，得到停机位的空闲状态后，则进一步识别出位置标识并计算位置标识占整张图像的百分比，并将停机位的空闲状态和位置标识占整张图像的百分比传输至控制模块；控制模块将停机位的空闲状态和位置标识占整张图像的百分比通过第一通信模块、第三通信模块传输至数据处理模块，所述射频发射模块用于发送无人机的RFID电子标签；所述RFID电子标签为低频RFID电子标签；

所述停机位上的RFID识别器用于识别无人机的RFID电子标签并将识别的RFID电子标签传输至微处理器，所述微处理器用于将收到的无人机的RFID电子标签与数据库中存储的RFID电子标签进行匹配，判断无人机的身份是否合法，并将判断结果通过第二通信模块分别传输至第一通信模块、第三通信模块；

所述无人机管理平台的RTK定位模块用于以CORS网络体系结构为基础，建立精确的差分信息解算模型，进而解算出高精度的差分数据，进行求差解算出坐标以达到高精度定位，并将定位坐标输入至处理器模块；所述处理器模块用于将定位坐标通过第三通信模块、第一通信模块传输至无人机的控制模块，并由控制模块根据定位坐标、停机位的空闲状态和位置标识占整张图像的百分比控制无人机精准降落；所述时钟模块用于提供时钟源。

2.根据权利要求1所述的一种基于RTK及RFID技术的无人机高精度降落控制系统，其特征在于：所述图像预处理模块采用以下方法对图像预处理：

利用Sobel算子求得图像的边缘图；利用Otsu法对图像进行二值化，并对二值化后的图像进行卡尔曼滤波，并判断采集的图像中是否存在目标图像；所述目标图像为停机位上的位置标识。

3.根据权利要求2所述的一种基于RTK及RFID技术的无人机高精度降落控制系统，其特征在于：所述图像预处理模块将采集的图像与存储的目标图像模板匹配，具体是与存储的目标图像模板进行异或运算，若是异或结果为0，则说明采集的图像中存在目标图像，说明停机位空闲；若是异或结果为1，则说明采集的图像中不存在目标图像，说明停机位上停有另一无人机，处于非空闲状态。

4.根据权利要求3所述的一种基于RTK及RFID技术的无人机高精度降落控制系统，其特征在于：所述停机位管理平台的微处理器根据对应停机位的RFID识别器的识别结果进一步判断停机位是否空闲，若是对应RFID识别器能够识别到相应合法的RFID电子标签，则说明对应的停机位不空闲，若是对应的停机位的RFID识别器不能识别到任一合法的RFID电子标签，则说明该停机位空闲，微处理器模块通过第二通信模块、第三通信模块将该停机位的状态上传是无人机管理平台。

5.根据权利要求4所述的一种基于RTK及RFID技术的无人机高精度降落控制系统，其特征在于：所述数据存储模块用于存储停机位的状态，包括空闲或占用状态。

6.根据权利要求4所述的一种基于RTK及RFID技术的无人机高精度降落控制系统，其特征在于：所述停机位管理平台还包括无线充电模块，所述无线充电模块与微处理器连接；在对应的停机位被占用时，微处理器控制无线充电模块打开给无人机充电，当停机位空闲时，微处理器控制无线充电模块关闭进而自动切断供电电源。

7.根据权利要求6所述的一种基于RTK及RFID技术的无人机高精度降落控制系统，其特征在于：所述无线充电模块与微处理器通过自动开关连接；所述自动开关设置在位置标识处，采用漫反射光电开关。

8.一种基于RTK及RFID技术的无人机高精度降落控制方法，其特征在于：应用所述权利要求1-7任一所述的控制系统，包括以下步骤：

S1：无人机管理平台根据RTK定位模块对无人机进行实时定位，并根据预存的停机位的位置通过路线规划算法控制无人机飞至停机位的上方；

S2：无人机的图像采集模块采集停车位的图像，并经过图像预处理模块进行处理后，识别出位置标识，判断对应的停机位是否空闲，若是空闲则进一步计算采集的图像中位置标识占整张图像的百分比，若是位置标识占整张图像的百分比超过对应的阈值，说明无人机停在对应停机位的位置标识的正上方，并到达预设高度内；

S3：停机位管理平台的RFID识别器无人机的RFID电子标签，若是不能识别到任一合法的RFID电子标签，则表示对应的无人机停车位空闲或是当前停在对应停机位上的无人机不合法，若是能够识别到唯一一个合法的RFID电子标签，说明对应的无人机停车位被占用，停机位管理平台将停机位的状态上传至无人机管理平台；

S4：若是对应的停机位空闲，停机位管理平台则将停机位的状态上传至无人机管理平台，无人机管理平台进而告知对应无人机，并通过控制模块控制无人机竖直下落；

S5：若是对应的停机位占用，停机位管理平台将停机位的状态上传至无人机管理平台，无人机管理平台进而告知对应无人机，并通过路线规划算法确定离无人机最近的未被选定的空闲停机位的路线，通过控制模块控制无人机飞至最近的停机位上方，返回至步骤S1开始下一停机位的状态识别。

9.根据权利要求8所述的一种基于RTK及RFID技术的无人机高精度降落控制方法，其特征在于：还包括以下：

若是无人机的身份合法且停在对应的停机位上，微处理器控制无线充电模块对无人机进行充电；

若是无人机的身份合法不合法且停在对应的停机位上无线充电模块不对无人机进行充电。

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