一种面向移动平台的旋翼无人机自主起降方法技术

本发明专利技术提供一种面向移动平台的旋翼无人机自主起降方法。在无人机检测移动平台方面，机载处理器通过获取云台相机视频流，用棋盘格法对高清相机进行标定，利用图像处理方法检测移动平台上的AprilTags固定目标，再利用标定好的相机参数，结合图像中检测的AprilTags标志进行移动平台的相对定位。之后利用检测的标志引导无人机降落，降落过程中采用多段位置式PID控制，首先是水平方向上跟踪，当跟踪到一定范围内开始下降，下降过程中根据垂直距离加速水平追踪速度，接着切换到检测小的Apriltag，最后快速降落到移动的平台上。特别的，旋翼无人机可以降落在速度为3m/s的移动平台上。

Automatic landing and landing method of rotary wing unmanned aerial vehicle for mobile platform

The invention provides an automatic landing and landing method for a rotary wing unmanned aerial vehicle (UAV) for a mobile platform. The UAV detection mobile platform, airborne processor by acquiring PTZ camera video stream, high-definition camera calibration checkerboard method, AprilTags fixed target detection on a mobile platform using the image processing method, and then use the camera parameters calibration, combined with the relative positioning of mobile platform detection AprilTags logo image. After using the detected signs to guide the UAV landing, multi position type PID control the landing process, the first is to track the horizontal direction, when tracking to a certain extent began to decline, decline process according to the vertical distance from the acceleration level tracking speed, and then switch to the detection of small Apriltag, finally falls quickly to mobile platform. In particular, the rotorcraft can land on a mobile platform with a speed of 3m/s.

【技术实现步骤摘要】
一种面向移动平台的旋翼无人机自主起降方法
本专利技术属于无人机图像处理与控制领域，特别涉及面向移动平台固定模板的无人机自主起降算法。
技术介绍
随着无人机技术的发展与无人机航拍领域的逐渐饱和，目前无人机已从专业航拍领域逐步向行业应用领域发展和过渡。目前在行业应用领域，无人机主要搭载各种传感器进行周围环境的感知，从而成为能够为多种用途的工作平台，典型应用包括道路交通监控，灾区救援和军事应用。而这三种应用都对无人机达到指定区域的及时性提出很高要求，即从无人机操作手从接到起飞命令到无人机达到指定区域的时间要短。而目前大部分的固定翼无人机在起飞阶段都是采用的静止手动或自动起飞，而在降落阶段，则基本都是手动或自动降落到固定GPS位置。这种固定无人机的起降方式难以达到快速起降的目的，且一般无人机达到指定区域前都是随车携带。当无人机操作手达到指定区域周围后，需要先停车才能控制无人机起飞，而降落则需要先降落在固定点，然后搬运到车上，无法完成在移动的平台上完成起降飞行。因此，面向移动平台的旋翼无人机自主起降算法，目前还未有人实现。旋翼无人机起飞和着陆对空间要求较小，因此起飞和降落在移动平台上具有实现的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种面向移动平台的旋翼无人机自主起降方法，包括自主起飞过程和自主降落过程，所述自主起飞过程通过无人机远程控制端一键控制无人机起飞，所述自主降落过程通过机载计算机实时处理机载云台相机视频流来定位移动平台并实现精准降落，其特征在于：所述自主起飞过程通过移动端APP与无人机之间进行数据透传实现机翼旋转并自主上升悬停；所述自主降落过程包括以下具体步骤：A：无人机机载处理器获取视频并对移动平台上的AprilTags固定目标检测与定位；B：无人机利用获取的标志位置进行相对位置控制并降落在移动平台上。

【技术特征摘要】
1.一种面向移动平台的旋翼无人机自主起降方法，包括自主起飞过程和自主降落过程，所述自主起飞过程通过无人机远程控制端一键控制无人机起飞，所述自主降落过程通过机载计算机实时处理机载云台相机视频流来定位移动平台并实现精准降落，其特征在于：所述自主起飞过程通过移动端APP与无人机之间进行数据透传实现机翼旋转并自主上升悬停；所述自主降落过程包括以下具体步骤：A：无人机机载处理器获取视频并对移动平台上的AprilTags固定目标检测与定位；B：无人机利用获取的标志位置进行相对位置控制并降落在移动平台上。2.根据权利要求1所述的面向移动平台的无人机自主起降方法，其特征在于，所述步骤A具体包括：A1:用棋盘格法对高清相机进行标定，获取包括相机的焦距、径向畸变参数在内的内参；A2:无人机机载处理器获取云台相机视频流，利用图像处理算法检测识别图像中的AprilTags标志；A3:利用标定好的相机参数，结合图像中检测的AprilTags标志进行移动平台的降落全程相对定位。3.根据权利要求2所述的面向移动平台的无人机自主起降方法，其特征在于，所述步骤A2具体包括:A201:图像线检测过程，即计算图像中像素的梯度，根据梯度相似度度量采用类似图割方法得到图像中的直线；A202:四边形检测过程，即利用线线交叉得到多边形，利用固定标志的形状先验限制多边形边数和角点个数得到四边形，利用一个大的四边形包含所有小四边形，并利用几何编码计算得到更加准确的四边形目标；A203:利用已检测的AprilTag标志加速检测过程，即结合地面移动平台的移动速度估计...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨文，余淮，王金旺，付凯敏，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42