CN206671898U - 一种视觉引导多旋翼自主降落系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种视觉引导多旋翼自主降落系统，包含图像采集传输模块、图像跟踪处理模块、飞行控制模块及地面站系统。其中，图像采集传输模块将云台相机所拍摄的图像实时回传给地面站系统，在地面站选定目标降落点后，图像跟踪处理模块控制云台相机的角度进行实时跟踪，飞行控制模块根据云台俯仰角控制飞行器逐步靠近目标，当云台与目标降落点垂直即飞机位于目标正上方时，发送降落指令即实现精确自主降落。
Description
技术领域
本实用新型涉及无人机领域，尤其涉及一种视觉引导多旋翼自主降落系统。
背景技术
随着技术的进步与成熟，无人机越来越多的被应用于各个场景，航拍、勘察、安检、快递等，而价格的下降，让更多普通消费者能够接触到之前看起来高大上的无人机，然而随着无人机民用化的持续加速，面对复杂的场景和成本控制要求，越来越多的安全问题体现了出来。无人机普遍采用的是INS/GPS组合导航实现飞行和精确降落，但是INS/GPS组合导航方法有一项严重的缺陷，就是融合依赖于GPS对INS累积误差的修正作用，当GPS不能用是或者测量不准确时，融合数据就变得不可靠。GPS数据出现问题的情况有：在战争期间GPS被美国军方关闭、平时GPS卫星出现故障和障碍物将GPS卫星信号遮挡掉。前两种几乎不会发生，后一种情况发生的概率很大。视觉引导降落是基于计算机视觉技术基础，采用摄像机作为传感器的一种较为新型的导航方法，计算机视觉起源于20世纪50年代，随着Marr提出视觉理论框架，在80年代获得迅速发展。视觉引导降落具备体积小、重量轻、功耗低等优点，且工作在可见光波段(或者红/紫外波段)，不受电磁干扰；并且随着快递行业的崛起，越来越多的小件人工跑一趟费时费力，再遇上路况不好更不能及时的送达，多旋翼通过视觉引导实现精确送小件快递也逐渐是一种趋势。因为这些优点，视觉引导降落十分适用于多旋翼飞行器。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及的缺陷，提供一种视觉引导多旋翼自主降落系统，用于使多旋翼可以根据图像目标位置实现精确降落，达到对指定位置送货的任务。
本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：
一种视觉引导多旋翼自主降落系统，包含图像采集传输模块、图像跟踪处理模块、飞行控制模块及地面站系统。
所述图像采集传输模块主要包含云台相机及图像传输设备，相机所拍摄的图像通过图像传输设备实时回传给地面站系统，同时，图像信息被输送给图像跟踪处理模块。
所述图像跟踪处理模块包含图像分析模块、跟踪算法处理模块。
所述图像分析模块用于高精度的分辩图像中的目标，识别跟踪目标，通过跟踪算法处理模块自身算法精确的锁定目标，实现精确定位。
所述飞行控制模块根据云台俯仰角控制飞行器逐步靠近目标，使云台角度跟随目标位置变化而变化；
所述地面站系统用于观察图像，设置目标降落点。
本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
本发明提出图像传感器加可配置的图像跟踪处理模块、飞行控制模块架构，可以根据实验要求灵活配置来连接图传设备和飞行器，从而可以简单有效的控制飞行姿态，弥补了因不明确飞控代码和GPS信号不好带来的麻烦，并可适配于各种有云台的飞控系统。
附图说明
图1是本实用新型的系统架构图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：
视觉引导多旋翼自主降落系统如图1所示，主要包含图像采集传输模块、图像跟踪处理模块、飞行控制模块及地面站系统。其中，图像采集传输模块主要包含云台相机及图像传输设备，相机所拍摄的图通过图像传输设备实时回传给地面站系统，同时，图像信息被输送给图像跟踪处理模块。用户在地面站选定目标降落点后，图像跟踪处理模块通过智能的跟踪算法解算出目标相对位置信息，并调节云台相机的航向角及俯仰角进行目标点实时跟踪。飞行控制系统根据云台俯仰角控制飞行器逐步靠近目标，当云台与目标降落点垂直即飞机位于目标正上方时，发送降落指令从而实现精确自主降落。
将本系统运用于一种四轴八旋翼飞行器中，其中，高分辨照相机索尼α7II被安置于两轴两框架式云台中，图像传输设备采用了一款5.8G高清数字图传，其具备高解析度，可以提供实时1080P和每秒60帧的全高清画质。同时，相机输出HDMI信号至图像跟踪板，跟踪板根据当前与目标跟踪位置的偏差输出PWM信号控制云台，实现目标跟踪锁定。飞控根据云台输入的俯仰角度，调节飞行器位置不断向目标降落点靠近，当俯仰角度为向下90度，即认为飞机处于目标正上方，此时发送降落指令，飞机垂直下降。在下降过程中，飞控根据云台角度的变化不断调整飞机的位置，最终实现精确的自主降落。
Claims (6)
1.一种视觉引导多旋翼自主降落系统，其特征在于，包含图像采集传输模块、图像跟踪处理模块、飞行控制模块及地面站系统；图像采集传输模块将相机图像采集经过图像跟踪处理模块进行信号处理传输给飞行控制模块来引导多旋翼飞行，全程通过地面站监控。
2.根据权利要求1所述的一种视觉引导多旋翼自主降落系统，其特征在于，所述自主降落系统介于图像采集传感器与飞控系统之间。
3.根据权利要求1所述的一种视觉引导多旋翼自主降落系统，其特征在于，所述自主降落系统可在无GPS信号时起到导航系统的作用。
4.根据权利要求1所述的一种视觉引导多旋翼自主降落系统，其特征在于，所述自主降落系统可适配多种飞控系统，可通过修改自主降落系统模块就可以控制降落效果。
5.根据权利要求1所述的一种视觉引导多旋翼自主降落系统，其特征在于，所述自主降落系统可人为的根据图像中目标位置无需GPS参与实现精确安全降落。
6.根据权利要求1所述的一种视觉引导多旋翼自主降落系统，其特征在于，所述飞行控制模块可根据飞行器与云台俯仰角进行判断，当俯仰角度为向下90度，即认为飞机处于目标正上方，此时发送降落指令，飞机垂直下降。
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