一种无人机全天候精准降落的控制方法技术

本发明专利技术公开了一种无人机全天候精准降落的控制方法，包括一、无人机执行准备降落指令；二、摄像机拍摄基站，并传送给无人机飞控系统；三、飞控系统根据所拍摄图像的白光光强值A，并比较白光光强值A与设定光强值K：3.1)、如果A＞K，则选取白天模式，根据飞行高度分段识别降落，最后精确判断降落点：3.2)、如果白光光强值A≤K，则选取夜间模式，判断图像中信号发射端发出的数目和红外信号闪烁频率是，确定降落点；四、不断调整无人机飞行姿态，直至无人机精确降落到该基站的降落平台上。通过判断摄像机所拍摄图像的白光光强值，分为白天模式和夜间模式，保证无人机在全天候度都能够自动飞行，且自动精准降落，智能化程度高。

Method for controlling all-weather precise landing of unmanned aerial vehicle

The invention discloses a UAV all-weather precision landing control method, including a UAV implementation for landing instructions; two, camera and transmitted to the base station, the UAV flight control system; flight control system three, according to the white light image shooting value A, and compared with white light intensity value A with set intensity the value of K:3.1), if A > K, then select the day mode, according to the segmentation and recognition of flight altitude landing, finally landing point accurate judgment: 3.2), if the light intensity value of A is less than or equal to K, then select the night mode, flicker frequency number judgment signal transmitter sends image and infrared signals, determine the landing point; four and constantly adjust the UAV flight attitude, precise landing until the UAV landing on the platform to the base station. By judging the white light intensity of the image taken by the camera, it can be divided into daytime mode and night mode, which can ensure that the UAV can fly automatically in the whole day.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于无人机控制
，具体涉及一种无人机全天候精准降落的控制方法。
技术介绍
随着科技的发展，无人机越来越得到大众的青睐应用在多个领域，越来越多的市场要求指向无人机，希望无人机能够代替人去完成危险作业，节省人力成本，比如说电力巡线、快递业务。目前，自动飞行无人机降落不能精确控制，寻找底面基站困难，降落位置判断精度差。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种无人机全天候精准降落的控制方法，解决现有技术中自动飞行无人机降落不能精确控制，寻找底面基站困难，降落位置判断精度差的技术问题。一种无人机全天候精准降落的控制方法，包括无人机和设置在地面上的基站，所述无人机上包括飞控系统、摄像机、定位模块和第一通信模块，飞控系统与摄像机、定位模块、第一通信模块之间均电连接；所述基站包括控制装置、GPS定位模块和第二通信模块，GPS定位模块、第二通信模块均与控制装置之间电连接，将GPS定位模块获得的基站位置坐标预先储存于飞控系统中；基站的降落平台上设置有可识别图案，各基站的可识别图案相同，可识别图案存储预先存储于飞控系统中；所述可识别图案包括背景图案、特殊图案和中心图案，飞控系统对可识别图案的可识别元素包括背景图案的形状、背景图案的颜色、特殊图案的形状、特殊图案的颜色、中心图案的形状和中心图案的颜色；其中，背景图案、特殊图案和中心图案的颜色均不相同，分别为红、绿、蓝中的任一种；所述每个基站上设置有多个信号发射端。因为采用GPS定位模块进行定位时存在误差，大概只能精确到100平方米的区域范围，所以需要在GPS定位模块的定位基础上，进一步精确定位，保证无人机能够准确、安全的降落在基站的无人机降落平台上。无人机全天候精准降落的控制方法包括如下步骤：步骤一、无人机执行准备降落指令，所述指令由飞机控制系统或者地面的遥控装置发出；步骤二、飞控系统对当前无人机位置坐标与基站位置坐标进行比较，并控制无人机向基站飞行，摄像机拍摄该基站，并将拍摄的图像传送给无人机飞控系统；步骤三、飞控系统根据所拍摄图的RGB信息计算出白光光强值A，并对该白光光强值A与设定光强值K进行比较，根根对比结果选择降落模式：3.1)、如果A＞K，则无人机飞控系统则选取白天模式，所述白天模式为根据无人机的飞行高度分段识别降落，最后精确判断降落点：3.1.1)、当无人机位于13～30m高度时，飞控系统对所拍的摄图像与预先储存的可别图案进行对比：3.1.1.1)、如果所拍的摄图像中存在背景图案，且形状相似、颜色相同，则标记为可疑点，并继续降落；3.1.1.2)、如果所拍的摄图像中不存在背景图案，则转至执行步骤二；3.1.2)、当无人机为5～13m高度时，飞控系统对所拍的摄图像与预先储存的可别图案进行对比，即无人机的高度为13m，且处于下降状态时，飞控系统切换识别匹配方式：3.1.2.1)、如果所拍的摄图像中存在特殊图案，且形状相似、颜色相同，则标记为目标点；3.1.2.2)、如果所拍的摄图像中不存在特殊图案，则转至执行步骤二；3.1.3)、当无人机为0～5m高度时，飞控系统对所拍的摄图像与预先储存的可别图案进行对比，即无人机的高度为5m，且处于下降状态时，飞控系统切换识别匹配方式：3.1.3.1)、如果所拍的摄图像中存在中心图案，且形状相似、颜色相同，则标记为降落点；3.1.3.2)、如果所拍的摄图像中不存在中心图案，则转至执行步骤二；3.2)、如果白光光强值A≤K，则无人机飞控系统则选取夜间模式：则摄像机所拍摄的图像中包括基站周围景象和多个发光的信号发射端；飞控系统对拍摄的图像进行去噪处理，将去噪处理输出的图像进行固定阈值二值化处理，将整个图像处理成黑、白图像，并检测黑色图像区域轮廓，采用中心法确定每个黑色图像区域中心点；所述黑色图像区域为信号发射端所在位置区域；当无人机飞控系统判断到图像中中心点数目等于飞控系统中预先设定的特征点数目时，将这些中心点标记为目标点，并对目标点进行模式匹配，判断目标点所发出的红外信号闪烁频率是否与无人机飞控系统中预设的信号闪烁频率相同：3.2.1)、当模式匹配不成功，则转至执行步骤二；3.2.2)、当模式匹配成功，则这些目标点被标记为降落点；步骤四、飞控系统控制无人机将落，在降落过程中定位模块实时将无人机的当前位置信号传送给飞控系统，飞控系统计算无人机当前位置点与降落点在同一平面上的偏移量，并根据偏移量控制无人机的飞行姿态；步骤五、重复步骤四，直至无人机精确降落到该基站的降落平台上。因为摄像机的拍摄角度固定，随着自动飞行的无人机在降落过程，摄像机拍摄能够的区域逐渐变小，同时拍摄的图像更加清晰可辨，因此随着无人机飞行高度的降低，飞控系统对所拍摄图像的识别模式也在不断变化，不断排出干扰、噪点，保证无人机能够精准降落在基站的降落平台上。根据所拍摄图的RGB信息算出一个光强值，根据样本测试选择出最佳临界值，白天模式与晚上模式有重合部分，即某一时间段既可以使用白天模式也可以使用夜晚模式，所以临界是一个域，选取域的中值作为最佳临界值K，这样抗干扰性强。进一步改进，所述背景图案的形状为三角形，背景图案的颜色为红色，特殊图案包括三个形状相同的矩形，三个矩形为绿色，且分别设置在背景图案的三个角上，中心图案的形状为圆形，中心图案的颜色为蓝色，中心图案位于背景图案的几何中心。通过设置不同层次的图案，背景图案面积最大，最容易辨识，因此当无人机在13～30m高度时，对所拍摄的图像进行背景图案匹配，识别可疑点；特殊图案与背景图案相比较，图案形状较复杂、图案面积较小，识别度较高，因此需要无人机降低到5～13m高度时，对所拍摄的图像进行特殊图案匹配，识别目标点；中心图案与特殊图案相比较，图案面积更小，识别度较低，因此需要无人机降低到0～5m高度时，对所拍摄的图像进行中心图案匹配，确定降落点。进一步改进，所述无人机在飞行过程中的实时高度h可以由定位模块获取，当定位模块出现异常无法获取无人机的实时高度h时，通过所拍摄的可识别图案的图像信息中获取无人机的实时高度h，设定摄像机所拍摄的可识别图案在摄像机的感光芯片上满屏显示时，无人机的飞行高度为H，且H已知，可识别图案的宽度为W，则W＝2*tan(B/2)*H；摄像机感光芯片的尺寸为b，b已知，实时拍摄的可识别图案的图像宽度为a，a/b＝H/h，则h＝W/(2*tan(B/2))*b/a，根据实时拍摄的可识别图案的图像宽度为a确定无人机的飞行高度h；其中摄像机拍摄视角为B。根据可识别图案的图像宽度a的变化来确定无人机的状态，a变大则表明无人机处于下降过程，a变小说明无人机处于上升状态。但是无人机可能悬停或上下振荡悬停，出现时而上升时而下降的现象，则设置一定高度范围作为缓冲区，通过计算该缓冲区中可识别图案的图像宽度a的平均值进行比较，进而确定无人机在该缓冲区的高度范围内是处于上升还是下降。进一步改进，所述飞控系统对所拍摄的图像进行高斯滤波去噪处理，将输入的图像的每一个像素点与高斯内核卷积，将卷积和当作输出像素值，降低干扰因素对所拍摄图像进行识别时的影响，提高控制精度。进一步改进，所述飞控系统对所拍摄的图像进行先腐蚀再膨胀的方式对对可疑特征点区域进行去噪处理，降低干扰因素对所拍摄图像进行识别时的影响，提本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无人机全天候精准降落的控制方法，其特征在于，包括无人机和设置在地面上的基站，所述无人机上包括飞控系统、摄像机、定位模块和第一通信模块，飞控系统与摄像机、定位模块、第一通信模块之间均电连接；所述基站包括控制装置、GPS定位模块和第二通信模块，GPS定位模块、第二通信模块均与控制装置之间电连接，将GPS定位模块获得的基站位置坐标预先储存于飞控系统中；基站的降落平台上设置有可识别图案，各基站的可识别图案相同，可识别图案存储预先存储于飞控系统中；所述可识别图案包括背景图案、特殊图案和中心图案，飞控系统对可识别图案的可识别元素包括背景图案的形状、背景图案的颜色、特殊图案的形状、特殊图案的颜色、中心图案的形状和中心图案的颜色；其中，背景图案、特殊图案和中心图案的颜色均不相同，分别为红、绿、蓝中的任一种；所述每个基站上设置有多个信号发射端；无人机全天候精准降落的控制方法包括如下步骤：步骤一、无人机执行准备降落指令，所述指令由飞机控制系统或者地面的遥控装置发出；步骤二、飞控系统对当前无人机位置坐标与基站位置坐标进行比较，并控制无人机向基站飞行；摄像机拍摄该基站，并将拍摄的图像传送给无人机飞控系统；步骤三、飞控系统根据所拍摄图像的RGB信息计算出白光光强值A，并将该白光光强值A与设定光强值K进行比较，根根对比结果选择降落模式：3.1)、如果A＞K，则无人机飞控系统则选取白天模式，所述白天模式为根据无人机的飞行高度分段识别降落，最后精确判断降落点：3.1.1)、当无人机位于13～30m高度时，飞控系统对所拍的摄图像与预先储存的可别图案进行对比：3.1.1.1)、如果所拍的摄图像中存在背景图案，且形状相似、颜色相同，则标记为可疑点，并继续降落；3.1.1.2)、如果所拍的摄图像中不存在背景图案，则转至执行步骤二；3.1.2)、当无人机为5～13m高度时，飞控系统对所拍的摄图像与预先储存的可别图案进行对比，即无人机的高度为13m，且处于下降状态时，飞控系统切换识别匹配方式：3.1.2.1)、如果所拍的摄图像中存在特殊图案，且形状相似、颜色相同，则标记为目标点，并继续降落；3.1.2.2)、如果所拍的摄图像中不存在特殊图案，则转至执行步骤二；3.1.3)、当无人机为0～5m高度时，飞控系统对所拍的摄图像与预先储存的可别图案进行对比，即无人机的高度为5m，且处于下降状态时，飞控系统切换识别匹配方式：3.1.3.1)、如果所拍的摄图像中存在中心图案，且形状相似、颜色相同，则标记为降落点，并继续降落；3.1.3.2)、如果所拍的摄图像中不存在中心图案，则转至执行步骤二；3.2)、如果白光光强值A≤K，则无人机飞控系统则选取夜间模式：则摄像机所拍摄的图像中包括基站周围景象和多个发光的信号发射端；飞控系统对拍摄的图像进行去噪处理，将去噪处理输出的图像进行固定阈值二值化处理，将整个图像处理成黑、白图像，并检测黑色图像区域轮廓，采用中心法确定每个黑色图像区域中心点；所述黑色图像区域为信号发射端所在位置区域；当无人机飞控系统判断到图像中中心点数目等于飞控系统中预先设定的特征点数目时，将这些中心点标记为目标点，并对目标点进行模式匹配，判断目标点所发出的红外信号闪烁频率是否与无人机飞控系统中预设的信号闪烁频率相同：3.2.1)、当模式匹配不成功，则转至执行步骤二；3.2.2)、当模式匹配成功，则这些目标点被标记为降落点；步骤四、飞控系统控制无人机将落，在降落过程中定位模块实时将无人机的当前位置信号传送给飞控系统，飞控系统计算无人机当前位置点与降落点在同一平面上的偏移量，并根据偏移量控制无人机的飞行姿态；步骤五、重复步骤四，直至无人机精确降落到该基站的降落平台上。...

【技术特征摘要】
1.一种无人机全天候精准降落的控制方法，其特征在于，包括无人机和设置在地面上的基站，所述无人机上包括飞控系统、摄像机、定位模块和第一通信模块，飞控系统与摄像机、定位模块、第一通信模块之间均电连接；所述基站包括控制装置、GPS定位模块和第二通信模块，GPS定位模块、第二通信模块均与控制装置之间电连接，将GPS定位模块获得的基站位置坐标预先储存于飞控系统中；基站的降落平台上设置有可识别图案，各基站的可识别图案相同，可识别图案存储预先存储于飞控系统中；所述可识别图案包括背景图案、特殊图案和中心图案，飞控系统对可识别图案的可识别元素包括背景图案的形状、背景图案的颜色、特殊图案的形状、特殊图案的颜色、中心图案的形状和中心图案的颜色；其中，背景图案、特殊图案和中心图案的颜色均不相同，分别为红、绿、蓝中的任一种；所述每个基站上设置有多个信号发射端；无人机全天候精准降落的控制方法包括如下步骤：步骤一、无人机执行准备降落指令，所述指令由飞机控制系统或者地面的遥控装置发出；步骤二、飞控系统对当前无人机位置坐标与基站位置坐标进行比较，并控制无人机向基站飞行；摄像机拍摄该基站，并将拍摄的图像传送给无人机飞控系统；步骤三、飞控系统根据所拍摄图像的RGB信息计算出白光光强值A，并将该白光光强值A与设定光强值K进行比较，根根对比结果选择降落模式：3.1)、如果A＞K，则无人机飞控系统则选取白天模式，所述白天模式为根据无人机的飞行高度分段识别降落，最后精确判断降落点：3.1.1)、当无人机位于13～30m高度时，飞控系统对所拍的摄图像与预先储存的可别图案进行对比：3.1.1.1)、如果所拍的摄图像中存在背景图案，且形状相似、颜色相同，则标记为可疑点，并继续降落；3.1.1.2)、如果所拍的摄图像中不存在背景图案，则转至执行步骤二；3.1.2)、当无人机为5～13m高度时，飞控系统对所拍的摄图像与预先储存的可别图案进行对比，即无人机的高度为13m，且处于下降状态时，飞控系统切换识别匹配方式：3.1.2.1)、如果所拍的摄图像中存在特殊图案，且形状相似、颜色相同，则标记为目标点，并继续降落；3.1.2.2)、如果所拍的摄图像中不存在特殊图案，则转至执行步骤二；3.1.3)、当无人机为0～5m高度时，飞控系统对所拍的摄图像与预先储存的可别图案进行对比，即无人机的高度为5m，且处于下降状态时，飞控系统切换识别匹配方式：3.1.3.1)、如果所拍的摄图像中存在中心图案，且形状相似、颜色相同，则标记为降落点，并继续降落；3.1.3.2)、如果所拍的摄图像中不存在中心图案，则转至执行步骤二；3.2)、如果白光光强值A≤K，则无人机飞控系统则选取夜间模式：则摄像机所拍摄的图像中包括基站周围景象和多个发光的信号发射端；飞控系统对拍摄的图像进行去噪处理，将去噪处理输出的图像进行固定阈...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷增荣，段文博，高月山，郭力，冯黎，张伟，
申请(专利权)人：南京奇蛙智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32