CN114355982A - 无人机自动增程巡航系统的无人机自动着陆方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及无人机巡航领域，提供了一种无人机自动增程巡航系统的无人机自动着陆方法及装置。目的在于解决现有情况下机库需发送高精度的RTK差分GPS信号进行无人机精确引导的限制问题。主要方案包括根据机身GPS接收机的位置信息和降落点的坐标信息，计算降落点的位置偏差，向机身飞控系统发送位置修正指令消息，控制机身进行大尺度的位置偏差修正；当机身到达预定降落的GPS位置坐标后，启动机身定标摄像头，识别定位标记，然后启动小尺度位置偏移计算，通过定位标记在定标摄像头画面中得到的位置计算机身到定位标记的小尺度位置偏移，调整机身位置保持无人机与定位标记在误差允许的坐标范围内，从而实现无人机准确的降落在定位坐标中心。

Description

无人机自动增程巡航系统的无人机自动着陆方法及装置

技术领域

本发明涉及无人机巡航领域，提供了一种无人机自动增程巡航系统的无人机自动着陆方法及装置。

背景技术

针对处于人烟稀少、位置偏僻、环境恶劣的地区，防灾减灾、搜索营救、交通监管、资源勘探、国土资源监测、边防巡逻、森林防火、气象探测、农作物估产、管道巡检等领域需要人工巡检操作，传统人工巡检方式存在效率低、覆盖面不全以及安全等弊端，随着现代化科学技术的不断进步以及企业安全意识的逐步提高，对智能化安全监管的要求也越来越迫切。近年来，无人机巡检技术飞速发展，特别是电动多旋翼无人机，由于机身成本低、使用方便，已经在许多领域逐步得以推广使用，通过借助无人机，在无人机上安装摄像机、激光雷达等，实现关键位置无人机巡检，大大减少人力成本，也为极端环境下的巡检工作带来可能。

目前还没有专门用于偏远地区的无人机自动增程巡航系统装置。

现有技术的缺陷

针对这些缺点，说明本发明的目的以及能够解决什么技术问题。

虽然多旋翼电动无人机具有明显的行业应用优势，但是由于其主要靠电池提供动力，续航里程往往有限，因此在日常应用中任然需要工作人员现场操作无人机，或者在其有限续航范围内进行作业，以便在无人机电池电力消耗完时及时收回无人机对其进行充电和更换电池，补充动力。给其在行业应用中的推广带来诸多限制，主要体现在如下几个方面：首先跟随式巡检造成人员在在巡检线路中的安全隐患，无论是驱车还是步行，对于一些地势复杂的巡检线路增加了跟随人员的工作强度，降低了无人机巡检作业的效率。其次，人员操作具有较大的误操作和发现处理不及时因素，容易导致无人机因回收不及时造成不能按照预计位置进行回收，导致因动力耗尽而坠机的风险，从而增加了无人机在巡检作业的应用门槛和工作强度。

目前多旋翼无人机降落位置引导主要通过基于差分GPS信号的RTK技术进行精确定位，由于RTK技术是有源定位，需要通过预先架设的RTK基站发射差分GPS定位信息，无人机通过机身接收机进行解算后方能精确获得自己的准确位置信息。相比于卫星GPS信号，由于RTK基站一般部署于地面，受周围地势环境和发射功率影响，往往限制了定位信号的覆盖范围，因此无人机通过RTK进行精确定位的便利性受到限制。

发明内容

本发明的目的在于解决现有情况下机库需发送高精度的RTK差分GPS信号进行无人机精确引导的限制问题。

为了实现上述目的本发明采用以下技术方案：

一种无人机自动增程巡航系统的无人机自动着陆方法，包括控制站、无人机、固定式自动机库，无人机通过GPS及视觉引导联合定位方法完成无人机降落，

GPS及视觉引导联合定位装置实现步骤如下：

步骤1、首先根据机身GPS接收机的位置信息和降落点的坐标信息，计算降落点的位置偏差，向机身飞控系统发送位置修正指令消息，控制机身进行大尺度的位置偏差修正；

步骤2、当机身到达预定降落的GPS位置坐标后，向机身飞控系统发送降落准备指令，将机身高度控制在要求的降落高度上；

步骤3、启动机身定标摄像头，识别用于降落的定位标记，然后启动小尺度位置偏移计算，通过定位标记在定标摄像头画面中得到的位置计算机身到定位标记的小尺度位置偏移，根据小尺度位置偏移调整机身位置保持无人机与定位标记在误差允许的坐标范围内，从而实现无人机准确的降落在定位坐标中心。

上述技术方案中，步骤1中控制机身进行大尺度的位置偏差修正，包括如下步骤：

无人机计算处理器根据预算的降落点坐标和机身GPS接收机定位坐标进行大尺度偏差控制，经过实时滤波后得到稳定的偏差值，判断当前偏差值是否满足大尺度定位门限，当大于大尺度定位门限时将该偏差值发送给机身飞行控制器，由飞行控制器控制无人机向预设的降落点GPS位置移动；当偏差值小于门限时结束大尺度偏差控制，进入小尺度偏差控制。

上述技术方案中，大尺度偏差控制：

其中Δ(x，y)是计算得到的大尺度偏差，G(x，y)是预设的降落点卫星GPS位置坐标，

是无人机机载GPS接收机所得到的机身GPS的测量坐标。

上述技术方案中，小尺度偏差控制：

δ(x，y)＝-g(H，(α，β))，α＝arctan(x_c，f)，β＝arctan(y_c，f)，γ＝arctan((y′_c2-y′_c1)/(x′_c2-x′_c1))，其中f为定标摄像机焦距，(x_c，y_c)为像素偏离距离，无人机身的水平偏移位置δ(x，y)是计算得到的无人机在水平方向上的位移偏差，α是标定摄像机到降落定位二维码中心点沿X轴方向偏离的垂直角度估计，x_c是根据定位标记在定标摄像机水平画面中心位置沿X轴方向的偏移像素距离，y_c是根据定位标记在定标摄像机水平画面中心位置沿Y轴方向的偏移像素距离，β是标定摄像机到降落定位二维码中心点沿Y轴方向偏离的垂直角度估计，即(α，β)为无人机机身到定位标记的视觉夹角，其大小由中心点在定标摄像机画面中的像素位置和焦距共同作用，y是机身机头朝向在水平方向上与标记点正向上的水平角度估计即机身水平偏离角度，其大小由定标摄像机画面中的定位标记轮廓指定的一边与画面坐标轴之间的夹角确定，x′_c1，x′_c2，y′_c1，y′_c2分别是定位标记轮廓中指定的一边两个端点在定标摄像机画面中的水平和垂直边的投影距离，g(H，(α，β))是最终由机身高度与垂直偏离角所确定的函数，H是机身相对降落点的高度测量值即无人机机身高度。

上述技术方案中，像素偏离距离计算：

根据定标摄像头的画面解析度计算定位标记中心点距离画面中心原点的位置即像素偏离距离(x_c，y_c)，其中x_c＝x′_c-X_c/2，y_c＝y′_c-Y_c/2，(X_c，Y_c)为定标摄像头的画面像素解析度尺寸，其中(x′_c，y′_c)为定位标记中心点坐标；

根据得到的像素偏离距离(x_c，y_c)和定标摄像头的焦距参数，可以通过三角函数正切变换进一步得到无人机机身到定位标记的视觉夹角(α，β)。

一种无人机自动增程巡航系统的无人机自动着陆装置，包括控制站、无人机、固定式自动机库，无人机通过GPS及视觉引导联合定位模块完成无人机降落，

GPS及视觉引导联合定位模块包括：

大尺度修正模块、首先根据机身GPS接收机的位置信息和降落点的坐标信息，计算降落点的位置偏差，向机身飞控系统发送位置修正指令消息，控制机身进行大尺度的位置偏差修正，当机身到达预定降落的GPS位置坐标后，向机身飞控系统发送降落准备指令，将机身高度控制在要求的降落高度上；

小尺度修正模块、启动机身定标摄像头，识别用于降落的定位标记，然后启动小尺度位置偏移计算，通过定位标记在定标摄像头画面中得到的位置计算机身到定位标记的小尺度位置偏移，根据小尺度位置偏移调整机身位置保持无人机与定位标记在误差允许的坐标范围内，从而实现无人机准确的降落在定位坐标中心。

上述技术方案中，大尺度修正模块：

无人机计算处理器根据预算的降落点坐标和机身GPS接收机定位坐标进行大尺度偏差控制，经过实时滤波后得到稳定的偏差值，判断当前偏差值是否满足大尺度定位门限，当大于大尺度定位门限时将该偏差值发送给机身飞行控制器，由飞行控制器控制无人机向预设的降落点GPS位置移动；当偏差值小于门限时结束大尺度偏差控制，进入小尺度偏差控制。

上述技术方案中，大尺度偏差控制：

其中Δ(x，y)是计算得到的大尺度偏差，G(x，y)是预设的降落点卫星GPS位置坐标，

是无人机机载GPS接收机所得到的机身GPS的测量坐标。

上述技术方案中，小尺度偏差控制：

δ(x，y)＝-g(H，(α，β))，α＝arctan(x_c，f)，β＝arctan(y_c，f)，γ＝arctan((y′_c2-y′_c1)/(x′_c2-x′_c1))，其中f为定标摄像机焦距，(x_c，y_c)为像素偏离距离，无人机身的水平偏移位置δ(x，y)是计算得到的无人机在水平方向上的位移偏差，α是标定摄像机到降落定位二维码中心点沿X轴方向偏离的垂直角度估计，x_c是根据定位标记在定标摄像机水平画面中心位置沿X轴方向的偏移像素距离，y_c是根据定位标记在定标摄像机水平画面中心位置沿Y轴方向的偏移像素距离，β是标定摄像机到降落定位二维码中心点沿Y轴方向偏离的垂直角度估计，即(α，β)为无人机机身到定位标记的视觉夹角，其大小由中心点在定标摄像机画面中的像素位置和焦距共同作用，γ是机身机头朝向在水平方向上与标记点正向上的水平角度估计即机身水平偏离角度，其大小由定标摄像机画面中的定位标记轮廓指定的一边与画面坐标轴之间的夹角确定，x′_c1，x′_c2，y′_c1，y′_c2分别是定位标记轮廓中指定的一边两个端点在定标摄像机画面中的水平和垂直边的投影距离，g(H，(α，β))是最终由机身高度与垂直偏离角所确定的函数，H是机身相对降落点的高度测量值即无人机机身高度。

上述技术方案中，像素偏离距离计算：

根据定标摄像头的画面解析度计算定位标记中心点距离画面中心原点的位置即像素偏离距离(x_c，y_c)，其中x_c＝x′_c-X_c/2，y_c＝y′_c-Y_c/2，(X_c，Y_c)为定标摄像头的画面像素解析度尺寸，其中(x′_c，y′_c)为定位标记中心点坐标；

根据得到的像素偏离距离(x_c，y_c)和定标摄像头的焦距参数，可以通过三角函数正切变换进一步得到无人机机身到定位标记的视觉夹角(α，β)。

因为本发明采用上述技术方案，因此具备以下有益效果：

①

本发明提供了的技术方案实现自主降落控制。通过本发明的卫星GPS+视觉引导降落方法实现无人机自主精准降落，卫星GPS信号覆盖范围广，视觉引导由无人机自主发起，只需地面机库灵活的通过定位标记即可引导无人机进行精准的降落，从而避免了现有情况下机库需发送高精度的RTK差分GPS信号进行无人机精确引导的限制，增强了因地形和人为情况下的GPS信号干扰带来的定位误差的问题，提升了无人机降落的灵活性和便利性。

综上，本发明装置及方法不仅克服了传统无人机巡检方式的弊端，降低了无人机巡检作业的人工操作强度，提升了无人机巡检作业的工作效率，扩展了巡检作业的范围。

附图说明

图1为本发明流程简图；

图2为大尺度偏差控制流程简图；

图3为机身与定位标记在三维投影中的偏差参数示意图；

图4为小尺度偏差控制流程简图；

图5为定位标记在定标摄像机画面中心点的像素偏移距离；

图6为机身水平偏离距离计算示意图；

图7为水平偏移角度校正示意图；

图8为机身水平偏离角度计算示意图。

具体实施方式

以下将对本发明的实施例给出详细的说明。尽管本发明将结合一些具体实施方式进行阐述和说明，但需要注意的是本发明并不仅仅只局限于这些实施方式。相反，对本发明进行的修改或者等同替换，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

另外，为了更好的说明本发明，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员将理解，没有这些具体细节，本发明同样可以实施。

本发明通过一种无人机自动增程巡航系统装置，包括控制站、无人机、固定式自动机库，实现多旋翼电动无人机在不同机库之间的自动起降，实现无人机在巡检作业中的自动停靠充电，变单次巡航为连续充电巡航，从而解决了无人机在长距离巡航过程中需人力跟随的局限，增强了无人机大范围巡检作业的自动化水平，降低了无人机巡检过程中的人工劳动强度和作业危险系数。

GPS+视觉引导精准降落方法

通过卫星GPS和视觉引导对无人机降落过程进行精确定位，首先利用机身卫星GPS接收机得到的机身位置坐标与降落点的GPS位置坐标进行大尺度位置偏移的计算，使无人机上搭载的定标摄像头捕获到降落点的定位标记，然后启动小尺度位置偏移计算，通过定位标记在定标摄像头中的位置计算机身到定位标记的小尺度位置偏移，调整机身位置保持无人机与定位标记在误差允许的坐标范围内，从而实现无人机准确的降落在定位坐标中心。

在此基础上本发明提供了一种无人机自动增程巡航系统的无人机自动着陆方法，包括控制站、无人机、固定式自动机库，无人机通过GPS及视觉引导联合定位方法完成无人机降落，

参见图1，GPS及视觉引导联合定位装置实现步骤如下：

步骤1、首先根据机身GPS接收机的位置信息和降落点的坐标信息，计算降落点的位置偏差，向机身飞控系统发送位置修正指令消息，控制机身进行大尺度的位置偏差修正；

步骤2、当机身到达预定降落的GPS位置坐标后，向机身飞控系统发送降落准备指令，将机身高度控制在要求的降落高度上；

步骤3、启动机身定标摄像头，识别用于降落的定位标记，然后启动小尺度位置偏移计算，通过定位标记在定标摄像头画面中得到的位置计算机身到定位标记的小尺度位置偏移，根据小尺度位置偏移调整机身位置保持无人机与定位标记在误差允许的坐标范围内，从而实现无人机准确的降落在定位坐标中心。

上述技术方案中，参见图2，步骤1中控制机身进行大尺度的位置偏差修正，包括如下步骤：

无人机计算处理器根据预算的降落点坐标和机身GPS接收机定位坐标进行大尺度偏差控制，经过实时滤波后得到稳定的偏差值，判断当前偏差值是否满足大尺度定位门限，当大于大尺度定位门限时将该偏差值发送给机身飞行控制器，由飞行控制器控制无人机向预设的降落点GPS位置移动；当偏差值小于门限时结束大尺度偏差控制，进入小尺度偏差控制。

上述技术方案中，大尺度偏差控制：

其中Δ(x，y)是计算得到的大尺度偏差，G(x，y)是预设的降落点卫星GPS位置坐标，

是无人机机载GPS接收机所得到的机身GPS的测量坐标。

上述技术方案中，小尺度偏差控制：

δ(x，y)＝-g(H，(α，β))，α＝arctan(x_c，f)，β＝arctan(y_c，f)，γ＝arctan((y′_c2-y′_c1)/(x′_c2-x′_c1))，其中f为定标摄像机焦距，(x_c，y_c)为像素偏离距离，参见图6，无人机身的水平偏移位置δ(x，y)是计算得到的无人机在水平方向上的位移偏差，α是标定摄像机到降落定位二维码中心点沿X轴方向偏离的垂直角度估计，x_c是根据定位标记在定标摄像机水平画面中心位置沿X轴方向的偏移像素距离，y_c是根据定位标记在定标摄像机水平画面中心位置沿Y轴方向的偏移像素距离，β是标定摄像机到降落定位二维码中心点沿Y轴方向偏离的垂直角度估计，即(α，β)为无人机机身到定位标记的视觉夹角，其大小由中心点在定标摄像机画面中的像素位置和焦距共同作用，参见图7、图8，γ是机身机头朝向在水平方向上与标记点正向上的水平角度估计即机身水平偏离角度，其大小由定标摄像机画面中的定位标记轮廓指定的一边与画面坐标轴之间的夹角确定，x′_c1，x′_c2，y′_c1，y′_c2分别是定位标记轮廓中指定的一边两个端点在定标摄像机画面中的水平和垂直边的投影距离，g(H，(α，β))是最终由机身高度与垂直偏离角所确定的函数，H是机身相对降落点的高度测量值即无人机机身高度。

上述技术方案中，像素偏离距离计算：

参见图5，根据定标摄像头的画面解析度计算定位标记中心点距离画面中心原点的位置即像素偏离距离(x_c，y_c)，其中x_c＝x′_c-X_c/2，y_c＝y′_c-Y_c/2，(X_c，Y_c)为定标摄像头的画面像素解析度尺寸，其中(x′_c，y′_c)为定位标记中心点坐标；

根据得到的像素偏离距离(x_c，y_c)和定标摄像头的焦距参数，可以通过三角函数正切变换进一步得到无人机机身到定位标记的视觉夹角(α，β)。

一种无人机自动增程巡航系统的无人机自动着陆装置，包括控制站、无人机、固定式自动机库，无人机通过GPS及视觉引导联合定位模块完成无人机降落，

GPS及视觉引导联合定位模块包括：

大尺度修正模块、首先根据机身GPS接收机的位置信息和降落点的坐标信息，计算降落点的位置偏差，向机身飞控系统发送位置修正指令消息，控制机身进行大尺度的位置偏差修正，当机身到达预定降落的GPS位置坐标后，向机身飞控系统发送降落准备指令，将机身高度控制在要求的降落高度上；

小尺度修正模块、启动机身定标摄像头，识别用于降落的定位标记，然后启动小尺度位置偏移计算，通过定位标记在定标摄像头画面中得到的位置计算机身到定位标记的小尺度位置偏移，根据小尺度位置偏移调整机身位置保持无人机与定位标记在误差允许的坐标范围内，从而实现无人机准确的降落在定位坐标中心。

上述技术方案中，大尺度修正模块：

无人机计算处理器根据预算的降落点坐标和机身GPS接收机定位坐标进行大尺度偏差控制，经过实时滤波后得到稳定的偏差值，判断当前偏差值是否满足大尺度定位门限，当大于大尺度定位门限时将该偏差值发送给机身飞行控制器，由飞行控制器控制无人机向预设的降落点GPS位置移动；当偏差值小于门限时结束大尺度偏差控制，进入小尺度偏差控制。

上述技术方案中，大尺度偏差控制：

其中Δ(x，y)是计算得到的大尺度偏差，G(x，y)是预设的降落点卫星GPS位置坐标，

是无人机机载GPS接收机所得到的机身GPS的测量坐标。

上述技术方案中，小尺度偏差控制：

δ(x，y)＝-g(H，(α，β))，α＝arctan(x_c，f)，β＝arctan(y_c，f)，γ＝arctan((y′_c2-y′_c1)/(x′_c2-x′_c1))，其中f为定标摄像机焦距，(x_c，y_c)为像素偏离距离，无人机身的水平偏移位置δ(x，y)是计算得到的无人机在水平方向上的位移偏差，α是标定摄像机到降落定位二维码中心点沿X轴方向偏离的垂直角度估计，x_c是根据定位标记在定标摄像机水平画面中心位置沿X轴方向的偏移像素距离，y_c是根据定位标记在定标摄像机水平画面中心位置沿Y轴方向的偏移像素距离，β是标定摄像机到降落定位二维码中心点沿Y轴方向偏离的垂直角度估计，即(α，β)为无人机机身到定位标记的视觉夹角，其大小由中心点在定标摄像机画面中的像素位置和焦距共同作用，γ是机身机头朝向在水平方向上与标记点正向上的水平角度估计即机身水平偏离角度，其大小由定标摄像机画面中的定位标记轮廓指定的一边与画面坐标轴之间的夹角确定，x′_c1，x′_c2，y′_c1，y′_c2分别是定位标记轮廓中指定的一边两个端点在定标摄像机画面中的水平和垂直边的投影距离，g(H，(α，β))是最终由机身高度与垂直偏离角所确定的函数，H是机身相对降落点的高度测量值即无人机机身高度。

上述技术方案中，像素偏离距离计算：

根据定标摄像头的画面解析度计算定位标记中心点距离画面中心原点的位置即像素偏离距离(x_c，y_c)，其中x_c＝x′_c-X_c/2，y_c＝y′_c-Y_c/2，(X_c，Y_c)为定标摄像头的画面像素解析度尺寸，其中(x′_c，y′_c)为定位标记中心点坐标；

根据得到的像素偏离距离(x_c，y_c)和定标摄像头的焦距参数，可以通过三角函数正切变换进一步得到无人机机身到定位标记的视觉夹角(α，β)。

Claims (10)

1.一种无人机自动增程巡航系统的无人机自动着陆方法，包括控制站、无人机、固定式自动机库，其特征在于，无人机通过GPS及视觉引导联合定位方法完成无人机降落，

GPS及视觉引导联合定位装置实现步骤如下：

步骤1、首先根据机身GPS接收机的位置信息和降落点的坐标信息，计算降落点的位置偏差，向机身飞控系统发送位置修正指令消息，控制机身进行大尺度的位置偏差修正；

步骤2、当机身到达预定降落的GPS位置坐标后，向机身飞控系统发送降落准备指令，将机身高度控制在要求的降落高度上；

步骤3、启动机身定标摄像头，识别用于降落的定位标记，然后启动小尺度位置偏移计算，通过定位标记在定标摄像头画面中得到的位置计算机身到定位标记的小尺度位置偏移，根据小尺度位置偏移调整机身位置保持无人机与定位标记在误差允许的坐标范围内，从而实现无人机准确的降落在定位坐标中心。

2.根据权利要求1所述的一种无人机自动增程巡航系统的无人机自动着陆方法，其特征在于，步骤1中控制机身进行大尺度的位置偏差修正，包括如下步骤：

无人机计算处理器根据预算的降落点坐标和机身GPS接收机定位坐标进行大尺度偏差控制，经过实时滤波后得到稳定的偏差值，判断当前偏差值是否满足大尺度定位门限，当大于大尺度定位门限时将该偏差值发送给机身飞行控制器，由飞行控制器控制无人机向预设的降落点GPS位置移动；当偏差值小于门限时结束大尺度偏差控制，进入小尺度偏差控制。

3.根据权利要求2所述的一种无人机自动增程巡航系统的无人机自动着陆方法，其特征在于，大尺度偏差控制：

其中Δ(x,y)是计算得到的大尺度偏差，G(x,y)是预设的降落点卫星GPS位置坐标，

是无人机机载GPS接收机所得到的机身GPS的测量坐标。

4.根据权利要求2所述的一种无人机自动增程巡航系统的无人机自动着陆方法，其特征在于，

小尺度偏差控制：

δ(x,y)＝-g(H,(α,β)),α＝arctan(x_c,f),β＝arctan(y_c,f)，γ＝arctan((y′_c2-y′_c1)/(x′_c2-x′_c1))，其中f为定标摄像机焦距，(x_c,y_c)为像素偏离距离，无人机身的水平偏移位置δ(x,y)是计算得到的无人机在水平方向上的位移偏差，α是标定摄像机到降落定位二维码中心点沿X轴方向偏离的垂直角度估计，x_c是根据定位标记在定标摄像机水平画面中心位置沿X轴方向的偏移像素距离，y_c是根据定位标记在定标摄像机水平画面中心位置沿Y轴方向的偏移像素距离，β是标定摄像机到降落定位二维码中心点沿Y轴方向偏离的垂直角度估计，即(α，β)为无人机机身到定位标记的视觉夹角，其大小由中心点在定标摄像机画面中的像素位置和焦距共同作用，γ是机身机头朝向在水平方向上与标记点正向上的水平角度估计即机身水平偏离角度，其大小由定标摄像机画面中的定位标记轮廓指定的一边与画面坐标轴之间的夹角确定，x′_c1，x′_c2，y′_c1，y′_c2分别是定位标记轮廓中指定的一边两个端点在定标摄像机画面中的水平和垂直边的投影距离，g(H，(α，β))是最终由机身高度与垂直偏离角所确定的函数，H是机身相对降落点的高度测量值即无人机机身高度。

5.根据权利要求4所述的一种无人机自动增程巡航系统的无人机自动着陆方法，其特征在于，

像素偏离距离计算

根据定标摄像头的画面解析度计算定位标记中心点距离画面中心原点的位置即像素偏离距离(x_c,y_c)，其中x_c＝x′_c-X_c/2，y_c＝y′_c-Y_c/2，(X_c，Y_c)为定标摄像头的画面像素解析度尺寸，其中(x′_c，y′_c)为定位标记中心点坐标；

根据得到的像素偏离距离(x_c,y_c)和定标摄像头的焦距参数，可以通过三角函数正切变换进一步得到无人机机身到定位标记的视觉夹角(α，β)。

6.一种无人机自动增程巡航系统的无人机自动着陆装置，包括控制站、无人机、固定式自动机库，其特征在于，无人机通过GPS及视觉引导联合定位模块完成无人机降落，

GPS及视觉引导联合定位模块包括：

大尺度修正模块、首先根据机身GPS接收机的位置信息和降落点的坐标信息，计算降落点的位置偏差，向机身飞控系统发送位置修正指令消息，控制机身进行大尺度的位置偏差修正，当机身到达预定降落的GPS位置坐标后，向机身飞控系统发送降落准备指令，将机身高度控制在要求的降落高度上；

小尺度修正模块、启动机身定标摄像头，识别用于降落的定位标记，然后启动小尺度位置偏移计算，通过定位标记在定标摄像头画面中得到的位置计算机身到定位标记的小尺度位置偏移，根据小尺度位置偏移调整机身位置保持无人机与定位标记在误差允许的坐标范围内，从而实现无人机准确的降落在定位坐标中心。

7.根据权利要求6所述的一种无人机自动增程巡航系统的无人机自动着陆装置，其特征在于，大尺度修正模块：

无人机计算处理器根据预算的降落点坐标和机身GPS接收机定位坐标进行大尺度偏差控制，经过实时滤波后得到稳定的偏差值，判断当前偏差值是否满足大尺度定位门限，当大于大尺度定位门限时将该偏差值发送给机身飞行控制器，由飞行控制器控制无人机向预设的降落点GPS位置移动；当偏差值小于门限时结束大尺度偏差控制，进入小尺度偏差控制。

8.根据权利要求7所述的一种无人机自动增程巡航系统的无人机自动着陆装置，其特征在于，大尺度偏差控制：

其中Δ(x,y)是计算得到的大尺度偏差，G(x,y)是预设的降落点卫星GPS位置坐标，

是无人机机载GPS接收机所得到的机身GPS的测量坐标。

9.根据权利要求8所述的一种无人机自动增程巡航系统的无人机自动着陆装置，其特征在于，

小尺度偏差控制：

δ(x,y)＝-g(H，(α，β))，α＝arctan(x_c，f)，β＝arctan(y_c，f)，γ＝arctan((y′_c2-y′_c1)/(x′_c2-x′_c1))，其中f为定标摄像机焦距，(x_c,y_c)为像素偏离距离，无人机身的水平偏移位置δ(x,y)是计算得到的无人机在水平方向上的位移偏差，α是标定摄像机到降落定位二维码中心点沿X轴方向偏离的垂直角度估计，x_c是根据定位标记在定标摄像机水平画面中心位置沿X轴方向的偏移像素距离，y_c是根据定位标记在定标摄像机水平画面中心位置沿Y轴方向的偏移像素距离，β是标定摄像机到降落定位二维码中心点沿Y轴方向偏离的垂直角度估计，即(α，β)为无人机机身到定位标记的视觉夹角，其大小由中心点在定标摄像机画面中的像素位置和焦距共同作用，γ是机身机头朝向在水平方向上与标记点正向上的水平角度估计即机身水平偏离角度，其大小由定标摄像机画面中的定位标记轮廓指定的一边与画面坐标轴之间的夹角确定，x′_c1，x′_c2，y′_c1，y′_c2分别是定位标记轮廓中指定的一边两个端点在定标摄像机画面中的水平和垂直边的投影距离，g(H，(α，β))是最终由机身高度与垂直偏离角所确定的函数，H是机身相对降落点的高度测量值即无人机机身高度。

10.根据权利要求6所述的一种无人机自动增程巡航系统的无人机自动着陆装置，其特征在于，

像素偏离距离计算

根据定标摄像头的画面解析度计算定位标记中心点距离画面中心原点的位置即像素偏离距离(x_c，y_c)，其中x_c＝x′_c-X_c/2，y_c＝y′_c-Y_c/2，(X_c，Y_c)为定标摄像头的画面像素解析度尺寸，其中(x′_c，y′_c)为定位标记中心点坐标；

根据得到的像素偏离距离(x_c，y_c)和定标摄像头的焦距参数，可以通过三角函数正切变换进一步得到无人机机身到定位标记的视觉夹角(α，β)。

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