一种无人机自动降落系统及方法技术方案

本发明专利技术属于无人机技术领域，提供了一种无人机自动降落系统，包括无人机与降落平台，所述降落平台包括：地面无线电通信单元、多个超声波发射探头及超声波脉冲信号控制单元；所述无人机包括：机载无线电通信单元、超声波接收探头、超声波信号处理单元及飞控单元。本发明专利技术还提供了一种无人机自动降落方法。本发明专利技术通过无人机降落平台中多个超声波发射探头的引导，借助超声波传播速度远远低于无线电传播速度的原理，实现无人机精准降落，且性能稳定，抗干扰能力强。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无人机
，具体涉及一种无人机自动降落系统及方法。
技术介绍
实现无人机的高精度降落是建设无人机场、进行无人机快递的关键要素，在目前无人机领域是一大难点，无人机降落引导一般通过两类技术来实现：一是定位技术，二是机器视觉。目前常用的定位技术包括卫星定位(如GPS定位)、射频定位、WiFi定位、蓝牙定位、超声波定位、红外激光定位等，目前这些定位技术精度都比较差，最高精度仅可实现厘米级，无法满足无人机精准降落的需求。除GPS外，均为室内定位技术，一般根据无线信号的强弱来定位，或者根据测得的距离进行定位。这里以超声波定位为例进行分析，在无人机上安装了多个超声波发射探头和接收探头，可以向多个方向发射超声波，超声波在遇到物体后反射回来，被超声波接收探头接收，根据超声波来回传播的时间，可以算出物体离无人机的距离，多个方向的距离即可定位无人机相对周围物体的位置。由于超声波从发射到接收，电子电路有一定的反应时间，因此当物体离无人机很近的时候，即当超声波来回传播的时间小于电子电路的反应时间时，就无法测出距离，从而无法进行定位。其他利用无线信号强弱进行定位的技术由于无线信号不稳定，定位精度非常差，一般在米级。机器视觉主要利用无人机上的摄像头对无人机起降平台上的图像进行实时拍照并识别，并与存储在无人机存储器中的图像进行对比，以引导无人机进行降落。这种方案最大的问题是受光线干扰比较严重。总之，现有技术中最大的问题和缺点是：(1)定位精度低，无法满足无人机精准降落的需求；(2)稳定性差；(3)抗干扰能力差。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术提供一种无人机自动降落系统及方法，能够精准引导无人机降落，且性能稳定，抗干扰能力强。本专利技术提供的一种无人机自动降落系统，包括无人机与降落平台，所述降落平台包括：地面无线电通信单元，用于向无人机发送预设信号；多个超声波发射探头，用于向无人机发射超声波信号，所述超声波发射探头的数量为3个或3个以上，超声波发射探头之间的距离以及各个超声波发射探头与降落平台中心的距离为确定值；超声波脉冲信号控制单元，用于在所述地面无线电通信单元发送预设信号的同时驱动所述超声波发射探头发射超声波信号，所述超声波发射探头发射的超声波信号无方向性；所述无人机包括：机载无线电通信单元，用于接收无线电信号并判断是否为降落平台发送的预设信号；超声波接收探头，用于接收所述多个超声波发射探头发射的超声波信号；超声波信号处理单元，用于记录机载无线电通信单元接收到预设信号的第一时间及超声波接收探头接收到各个超声波发射探头所发射超声波信号的第二时间，根据第二时间与第一时间之间的差值及超声波在空气中的传输速率计算出超声波接收探头和多个超声波发射探头之间的距离值，并根据所述距离值通过解析几何方程计算出无人机与降落平台间的偏差值；飞控单元，用于根据所述偏差值调整无人机飞行姿态和/或方位。其中，所述无人机自动降落系统还可包括距离检测单元，用于检测无人机与降落平台间距离是否低于阈值，所述距离检测单元设置于无人机或降落平台中，与无线电通信单元电连接。其中，所述超声波接收探头为1个或2个，设置于无人机底部中心位置或于无人机底部呈对称布局。其中，所述超声波发射探头为4个，以降落平台中心点为中心对称分布于降落平台四个角。其中，所述降落平台中还设有与超声波接收探头位置点对应的降落参考点。相应地，本专利技术还提供了一种无人机自动降落方法，包括步骤：接收无线电信号并判断是否为地面无线电通信单元发送的预设信号；若是，则记录接收到所述预设信号的第一时间；接收降落平台中多个超声波发射探头发射的超声波信号，所述超声波发射探头的数量为3个或3个以上，超声波发射探头之间的距离以及各个超声波发射探头与降落平台中心的距离为确定值，所述超声波信号与所述预设信号同时发射，所述超声波发射探头发射的超声波信号无方向性；记录接收到各个超声波发射探头所发射超声波信号的第二时间，根据第二时间与第一时间之间的差值及超声波在空气中的传输速率计算出超声波接收探头和多个超声波发射探头之间的距离值，并根据所述距离值通过解析几何方程计算出无人机与降落平台间的偏差值；根据所述偏差值调整无人机飞行姿态和/或方位。其中，在接收无线电信号并判断是否为地面无线电通信单元发送的预设信号步骤前还包括步骤：检测无人机与降落平台间距离是否小于阈值，若小于阈值，则建立无人机与降落平台间无线通信连接。其中，在根据所述偏差值调整无人机飞行姿态和/或方位步骤后还包括步骤：重复前述所有步骤直至无人机降落至降落平台。其中，所述超声波接收探头为1个或2个，设置于无人机底部中心或于无人机底部呈对称布局；所述超声波发射探头为4个，以降落平台中心点为中心对称分布于降落平台四个角。其中，所述降落平台中设有与超声波接收探头位置点对应的降落参考点。由上述技术方案可知，本专利技术提供一种无人机自动降落系统及方法，通过无人机降落平台中多个超声波发射探头的引导，借助超声波传播速度远远低于无线电传播速度的原理，实现无人机精准降落，且性能稳定，抗干扰能力强。附图说明为了更清楚地说明本专利技术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示出了本专利技术第一实施例所提供的一种无人机自动降落系统的结构示意图；图2示出了本专利技术第二实施例所提供的一种无人机自动降落方法流程示意图；图3示出了本专利技术第三实施例所提供的一种无人机降落平台的结构示意图；图4示出了本专利技术第四实施例所提供的一种无人机降落平台的结构示意图。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，因此只是作为示例，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。图1示出了本专利技术第一实施例所提供的一种无人机自动降落系统的结构示意图，如图所示，所述无人机自动降落系统，包括无人机1与降落平台2，所述降落平台包括：地面无线电通信单元3，用于向无人机1发送预设信号；4个超声波发射探头4，用于向无人机1发射超声波信号，4个超声波发射探头4以降落平台2中心点为中心对称分布于降落平台2的四个角E、F、G、H点，各个超声波发射探头4之间的距离以及各个超声波发射探头4与降落平台2中心的距离已知且固定，为确定值；超声波脉冲信号控制单元5，用于在所述地面无线电通信单元3发送预设信号的同时驱动所述超声波发射探头4工作；所述无人机1包括：机载无线电通信单元6，用于接收无线电信号并判断是否为降落平台2发送的预设信号；2个超声波接收探头7，用于接收所述多个超声波发射探头4发射的超声波信号，其中2个机载超声波接收探头7分别位于无人机1底部对称的前后两点A、B点；超声波信号处理单元8，用于记录接收到预设信号的第一时间及接收到各个超声波发射探头4所发射超声波信号的第二时间，并并根据第二时间与第一时间之间的差值及超声波在空气中的传输速率计算出超声波发射探头和多个超声波接收探头之间的距离，超声波信号处理单元根据该距离通过解析几何方程可推算出无人机与降落平台间的偏差值；飞控单元，用于根据所述偏差值调整无人机飞行本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无人机自动降落系统，包括无人机与降落平台，其特征在于，所述降落平台包括：地面无线电通信单元，用于向无人机发送预设信号；多个超声波发射探头，用于向无人机发射超声波信号，所述超声波发射探头的数量为3个或3个以上，超声波发射探头之间的距离以及各个超声波发射探头与降落平台中心的距离为确定值；超声波脉冲信号控制单元，用于在所述地面无线电通信单元发送预设信号的同时驱动所述超声波发射探头发射超声波信号，所述超声波发射探头发射的超声波信号无方向性；所述无人机包括：机载无线电通信单元，用于接收无线电信号并判断是否为降落平台发送的预设信号；超声波接收探头，用于接收所述多个超声波发射探头发射的超声波信号；超声波信号处理单元，用于记录机载无线电通信单元接收到预设信号的第一时间及超声波接收探头接收到各个超声波发射探头所发射超声波信号的第二时间，根据第二时间与第一时间之间的差值及超声波在空气中的传输速率计算出超声波接收探头和多个超声波发射探头之间的距离值，并根据所述距离值通过解析几何方程计算出无人机与降落平台间的偏差值；飞控单元，用于根据所述偏差值调整无人机飞行姿态和/或方位。

【技术特征摘要】
1.一种无人机自动降落系统，包括无人机与降落平台，其特征在于，所述降落平台包括：地面无线电通信单元，用于向无人机发送预设信号；多个超声波发射探头，用于向无人机发射超声波信号，所述超声波发射探头的数量为3个或3个以上，超声波发射探头之间的距离以及各个超声波发射探头与降落平台中心的距离为确定值；超声波脉冲信号控制单元，用于在所述地面无线电通信单元发送预设信号的同时驱动所述超声波发射探头发射超声波信号，所述超声波发射探头发射的超声波信号无方向性；所述无人机包括：机载无线电通信单元，用于接收无线电信号并判断是否为降落平台发送的预设信号；超声波接收探头，用于接收所述多个超声波发射探头发射的超声波信号；超声波信号处理单元，用于记录机载无线电通信单元接收到预设信号的第一时间及超声波接收探头接收到各个超声波发射探头所发射超声波信号的第二时间，根据第二时间与第一时间之间的差值及超声波在空气中的传输速率计算出超声波接收探头和多个超声波发射探头之间的距离值，并根据所述距离值通过解析几何方程计算出无人机与降落平台间的偏差值；飞控单元，用于根据所述偏差值调整无人机飞行姿态和/或方位。2.根据权利要求1所述的无人机自动降落系统，其特征在于，还包括：距离检测单元，用于检测无人机与降落平台间距离是否低于阈值，所述距离检测单元设置于无人机或降落平台中，与无线电通信单元电连接。3.根据权利要求1所述的无人机自动降落系统，其特征在于，所述超声波接收探头为1个或2个，设置于无人机底部中心位置或于无人机底部呈对称布局。4.根据权利要求3所述的无人机自动降落系统，其特征在于，所述超声波发射探头为4个，以降落平台中心点为中心对称分布于降落平台四个角。5.根据权利要求1所述的无...

【专利技术属性】
技术研发人员：马彦亭，
申请(专利权)人：马彦亭，
类型：发明
国别省市：广东;44