基于热图像的精确无人机着陆系统和方法技术方案

本文公开了基于热图像的精确无人机着陆系统和方法。示例系统可以包括：用于接收无人驾驶飞行器的着陆表面；包括多个发热单元的基于热的引导组件；以及控制器，所述控制器控制所述多个发热单元的操作以创建由所述无人驾驶飞行器识别的图案并引导所述无人驾驶飞行器着陆在所述着陆表面上。

Precise UAV landing system and method based on thermal image

【技术实现步骤摘要】
基于热图像的精确无人机着陆系统和方法
本公开总体上涉及无人驾驶飞行器(UAV)，并且更具体地但非限制性地涉及允许使用图案创建、发热组件以及由UAV使用的热成像系统出于导航和着陆目来读取和解译热图案以进行无人机精确着陆的系统和方法。在一些情况下，当着陆平台和表面可移动时，这些系统和方法允许UAV的精确着陆。
技术介绍
UAV的操作和利用(诸如发射)，可以从车辆或其他移动平台执行，并且是通过软件和硬件的集成而实现的。相反地，UAV的精确着陆，尤其是在移动平台上的着陆，仍然难以捉摸。UAV在车辆或任何着陆区上的自主精确着陆在技术上具有挑战性。当前存在协助无人机着陆的系统和方法，但是它们具有相应的缺点。例如，一些UAV以系绳的方式操作。线材/缆绳附接到UAV的万向节并将UAV向着陆区引导。此处的局限性在于该机械解决方案适用于带系绳的无人机。在其他实施例中，当UAV被发射时，UAV的相机捕获发射区场景并在随后着陆时使用所述发射区场景来进行图案匹配。此处的限制是图案捕获是静态的，并且当着陆区移动到不同位置时(诸如当着陆平台移动时)无法使用。此外，该特定方法在着陆区的视觉捕捉模糊(诸如在有限的光、雾、夜晚等等)的情况下是无效的。因此，存在对弥补这些缺点并允许UAV精确着陆的系统和方法的需求。
技术实现思路
本文公开了基于热图像的精确无人机着陆系统和方法。示例系统可以包括用于接收无人驾驶飞行器的着陆表面；包括多个发热单元的基于热的引导组件；以及控制器，所述控制器控制所述多个发热单元的操作以创建由所述无人驾驶飞行器识别的图案并引导所述无人驾驶飞行器着陆在所述着陆表面上。附图说明参考附图对具体实施方式进行阐述。使用相同的附图标记可以指示相似或相同的项。各种实施例可以利用除了附图中示出的那些之外的元件和/或部件，并且一些元件和/或部件可能不存在于各种实施例中。附图中的元件和/或部件未必是按比例绘制的。贯穿本公开，取决于上下文，单数和复数术语可以互换地使用。图1描绘了用于实践本公开的各方面的一般化环境。图2A和图2B示出了在使用本公开的UAV着陆平台组件进行UAV的着陆操作期间相对距离通信的示例用例。图3A和图3B共同且分别地示出了可以根据本公开使用的示例基于热的图案。图4是本公开的示例方法的流程图。具体实施方式概述本公开提出了实现以下目的的系统和方法：UAV的精确着陆，以及在一些情况下UAV在可移动的着陆平台(诸如车辆或海军舰艇)上的着陆。通常，所述系统和方法提供着陆表面，所述着陆表面能够具有基于热的图案生成能力(通常称为基于热的引导组件)。该基于热的引导组件能够在恶劣天气(诸如任何会削弱或模糊UAV视觉捕捉着陆表面的能力的天气条件)中将UAV引导到着陆表面上。在一些实施例中，UAV具有用于着陆表面的一般定位和位置数据，诸如GPS数据。该GPS数据允许UAV定位着陆表面的大致附近。当UAV靠近着陆表面时，可以向无人机传输消息，该消息包括由基于热的引导组件发出的基于热的图案。在一些实施例中，UAV是以独特的图案预编程的，而不是在飞行过程中接收此数据。基于热的图案可以包括任何几何构型，并且图案的大小、形状和/或组成可以选择性地变化，以向UAV传送信息，诸如UAV与着陆表面之间的相对距离。本文参考附图更详细地提供了本公开的这些和其他优点。说明性架构现在转向附图，图1描绘了其中可以实施用于提供本文所公开的系统和方法的技术和结构的说明性架构100。架构100通常包括与车辆104相关联的移动UAV着陆平台组件102，以及UAV106，该UAV106被特别配置为根据本公开的各方面着陆在移动UAV着陆平台组件102上。在一些实施例中，UAV着陆平台组件102包括与车辆104的一部分相关联的着陆表面108。在一个实施例中，车辆104包括卡车，并且着陆表面108是设置在卡车的货厢中的水平平台。可以肯定的是，这仅仅是适合于实践本公开的各方面的配置的示例实施例。也就是说，UAV着陆平台组件102可以与任何移动子结构或基板相关联。此外，尽管本文公开的实施例在移动环境中的背景下是有利的，但是UAV着陆平台组件102及其基于热的图案生成能力也适用于静态/固定环境，诸如机场中的UAV着陆区。在各个实施例中，UAV着陆平台组件102包括基于热的引导组件110。基于热的引导组件110通常包括多个发热单元，诸如发热单元112。多个发热单元可以在着陆表面108上或附近以任何预定图案布置到基板上。在一些实施例中，多个发热单元定位于着陆表面108的周边内。在各种实施例中，多个发热单元被布置成网格或矩阵，从而允许创建多种类型的图案，如将在下面更详细讨论的。在图1中提供的包括示例发热单元112的特写视图中示出了发热单元网格的一部分。使用多个发热单元以创建独特的图案，该独特的图案可以被UAV106检测和识别，以用于UAV106的导航和着陆。在一些实施例中，通过使用控制器114来操作多个发热单元。控制器114通常包括处理器116和存储器118。存储器118存储用于导航UAV106以及识别可由UAV106在着陆操作期间使用的一个或多个图案的逻辑。在一些实施例中，处理器116被配置为基于从UAV着陆平台组件102接收的消息来执行接收UAV106并将其导航到着陆表面108的大致附近的指令。在一些实施例中，UAV着陆平台组件102包括通信接口120，该通信接口120用于经由网络125通过UAV服务或服务器126直接或间接地与UAV106通信。在一些实施例中，UAV着陆平台组件102经由网络125与UAV106通信。在某些实施例中，控制器114将数据传输到UAV106，所述数据为诸如关于着陆表面108的定位或位置的基于定位的数据。在一些实施例中，UAV着陆平台组件102还可以将与图案相关的数据传输到UAV106。例如，UAV着陆平台组件102在飞行期间向UAV106传输图案，而不是预先提供图案信息。图1中所示的图案是由圆圈包围的H，该图案指示传统的停机坪着陆符号。这些图案是通过选择性控制发热单元创建的。这仅仅是基于热的图案的一个示例，而非旨在进行限制。通常，UAV106可以读取和解译图案，以及将该图案用作感测着陆表面108的精确定位的手段。在着陆期间，UAV106可以将自己置于图案的中心。该图案还可以用作使UAV106在可能与着陆表面108相同的附近的多个着陆区之间进行区分的手段。也就是说，只有当UAV着陆平台组件102的基于热的引导组件110发出的基于热的图案与由UAV106识别的图案匹配时，UAV106才会着陆在着陆表面108上。此外，该图案可以包括由UAV着陆平台组件102实时提供的图案，或者可以包括由UAV106存储的预先提供的图案。在一些情况下，UAV106可以在存储器118中存储可接受图案的索引，这允许UAV着陆平台组件102将图案循环通过(如果需要的话)。这还允许UAV106识别多个授权着陆表面，其中所述着陆表面中的每一个与其自身独特的基于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种系统，所述系统包括：/n着陆表面，所述着陆表面用于接收无人驾驶飞行器；以及/n基于热的引导组件，所述基于热的引导组件包括多个发热单元，其中所述基于热的引导组件设置在所述着陆表面的周围；以及/n控制器，所述控制器控制所述多个发热单元的操作以创建由所述无人驾驶飞行器识别的图案并引导所述无人驾驶飞行器着陆在所述着陆表面上。/n

【技术特征摘要】
20181219 US 16/226,0641.一种系统，所述系统包括：
着陆表面，所述着陆表面用于接收无人驾驶飞行器；以及
基于热的引导组件，所述基于热的引导组件包括多个发热单元，其中所述基于热的引导组件设置在所述着陆表面的周围；以及
控制器，所述控制器控制所述多个发热单元的操作以创建由所述无人驾驶飞行器识别的图案并引导所述无人驾驶飞行器着陆在所述着陆表面上。


2.根据权利要求1所述的系统，其中所述图案对于所述无人驾驶飞行器是独特的。


3.根据权利要求1所述的系统，其中所述基于热的引导组件集成在所述着陆表面的周边内。


4.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制器还被配置为选择性地改变用于所述无人驾驶飞行器的所述图案。


5.根据权利要求4所述的系统，其中所述图案被选择性地改变以指示所述无人驾驶飞行器与所述着陆表面之间的距离的相对变化。


6.根据权利要求4所述的系统，其中所述图案包括至少一个字母数字对象。


7.根据权利要求1所述的系统，其中所述图案基于从与所述系统的所述控制器通信耦合的车辆控制器接收到的消息而更新。


8.根据权利要求7所述的系统，其中所述系统与包括所述车辆控制器的车辆相关联，所述消息还包括从所述车辆控制器接收到的指示所述着陆表面的定位的GP...

【专利技术属性】
技术研发人员：桑迪普·拉杰·甘地加，
申请(专利权)人：福特全球技术公司，
类型：发明
国别省市：美国;US