基于动态二维码的无人机精准降落控制系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了基于动态二维码的无人机交互式精准降落系统及方法，包括：无人机和基站；无人机的第一GPS模块采集无人机当前的位置信息，并将无人机当前的位置信息传输给无人机的第一控制器，第一控制器将无人机当前的位置信息通过无人机的第一通信模块，传输给基站的第二通信模块，基站的第二通信模块，将接收到的无人机当前的位置信息传输给基站的第二控制器，基站的第二控制器根据接收的无人机当前位置信息调整二维码的显示数量和显示尺寸，引导无人机平稳降落在停机坪上。

【技术实现步骤摘要】
基于动态二维码的无人机精准降落控制系统及方法
本公开涉及无人机自主精准降落
，特别是涉及基于动态二维码的无人机精准降落控制系统及方法。
技术介绍
本部分的陈述仅仅是提到了与本公开相关的
技术介绍
，并不必然构成现有技术。无人机自主起飞和降落技术是实现多旋翼无人机户外部署、自动化飞行重要一环。多旋翼无人机需要在直径1米甚至更小直径的停机坪上进行起降。因此，精准降落技术是飞行控制技术中对精准度要求很高的技术。在基于深度学习的图像识别流行之前，常规的降落方法是依靠GPS定位来辅助降落，而民用级别的GPS定位精度能达到10m左右，误差较大，而且GPS信号在遮挡物较多的区域，比如建筑物密集或森林，会造成误差增大甚至信号丢失；甚至会受到恶意的卫星定位信号干扰而降落到错误地点。专业级高精度GPSRTK设备定位精度达到厘米级，但是成本昂贵。在深度学习技术成熟之后，无人机降落技术开始使用图像识别的方法进行降落。无人机自主降落过程中通过不停识别停机坪位置，动态调整无人机的水平位置和高度，保持停机坪位于镜头中间位置，实现无人机由高到低的降落过程。在这个过程中无人机镜头中停机坪图案由小变大，这对基于固定大小停机坪图案的检测方法造成了一定困难。如果停机坪图案较大，无人机在高处盘旋时能看清，但是在低处时，无人机看不到完整的图案，只能看到其中的一部分；如果停机坪图案较小，无人机在低处盘旋时能看到完整图案，但是无人机在高处盘旋时很可能无法看清。另外，如何防止多旋翼无人机降落到错误的停机坪上也是无人机大规模部署面临的一个问题。如果两个停机坪之间距离很近，无人机在高处盘旋时同时能看到两个停机坪，无人机如何选择其中一个停机坪进行降落；如何防止恶意假冒的停机坪诱骗无人机降落；为此，必须在降落过程中进行无人机与停机坪之间的双向身份认证，一方面保证无人机只会降落在通过身份认证的停机坪上，另一方面实现只有通过身份认证的无人机才能允许降落在该停机坪上。旋翼无人机夜间降落时，通常在停机坪上设置H形状的LED灯，引导无人机人工降落。在无人机夜间自主降落时，如何让无人机观察到地面引导降落图案也是一个重要问题。
技术实现思路
为了解决现有技术的不足，本公开提供了基于动态二维码的无人机交互式精准降落系统及方法；根据无人机距离地面高度动态调整二维码标签大小实现对无人机由高到底的交互式精准引导降落，通过带身份认证的二维码内容实现无人机对停机坪的身份认证，防止无人机降落在错误位置。第一方面，本公开提供了基于动态二维码的无人机交互式精准降落系统；基于动态二维码的无人机交互式精准降落系统，包括：无人机和基站；所述无人机，包括：第一控制器，所述第一控制器分别与摄像机、第一GPS模块、第一通信模块和第一电源模块连接；所述基站，包括：停机箱，所述停机箱内布设有第二控制器，所述第二控制器分别与LED显示屏、第二GPS模块，第二通信模块、第二电源模块、电磁锁和驱动器连接，所述驱动器与两个推拉杆连接，所述驱动器用于为无人机开启或关闭停机箱；第一GPS模块采集无人机当前的位置信息，并将无人机当前的位置信息传输给第一控制器，第一控制器将无人机当前的位置信息通过第一通信模块，传输给基站的第二通信模块，基站的第二通信模块，将接收到的无人机当前的位置信息传输给第二控制器，第二控制器根据接收的无人机当前位置信息调整二维码的显示数量和显示尺寸，引导无人机平稳降落在停机坪上。第二方面，本公开提供了基于动态二维码的无人机交互式精准降落方法；基于动态二维码的无人机交互式精准降落方法，包括：基站根据接收的无人机当前位置信息调整二维码的显示数量和显示尺寸，引导无人机平稳降落在停机坪上。基于动态二维码的无人机交互式精准降落方法，具体步骤包括：S100：无人机根据基站提供的GPS位置信息，设置自身的航线，无人机根据设置的航线飞行到停机箱的上空；S200：无人机根据基站提供的GPS位置信息和自身采集的GPS位置信息，判断无人机是否位于停机箱正上方，如果是，就执行S300，如果否就返回S100；S300：无人机向基站发送请求降落指令，基站对无人机进行身份识别，判断身份审核是否通过，如果否，则基站向无人机发送拒绝降落信息；如果是，则基站控制停机箱开启，基站控制停机坪的LED显示屏显示一个大二维码；S400：无人机采集LED显示屏显示的一个大二维码图像，无人机计算自身位置与停机坪的相对偏移量，无人机根据相对偏移量调整自身位置，无人机调整自身位置后，继续下降；S500：无人机判断自身高度是否大于第一设定阈值，如果是就返回S400；如果否，则无人机向基站发送当前无人机高度小于第一设定阈值的指令；S600：基站接收到当前无人机高度小于第一设定阈值的指令后，基站控制停机坪的LED显示屏显示五个小二维码；五个小二维码其中一幅位于基站停机坪中心位置，另外四幅位于基站停机坪四个角上；S700：无人机采集LED显示屏显示的四个角上二维码图像中的一幅，无人机根据位于基站停机坪角上的二维码计算自身位置与停机坪的相对偏移量，无人机根据相对偏移量调整自身位置，无人机调整自身位置后，继续下降；S800：无人机判断自身是否已经落到停机坪上，如果是，就停桨；如果否就返回S700。与现有技术相比，本公开的有益效果是：进行位置精准、安全可靠的降落，增加旋翼无人机降落的准确度和安全性，能够实现无人机从距离地面100米高度降落到地面0.5m×0.5m甚至更小的停机坪上，通过带身份认证的二维码内容实现无人机对停机坪的身份认证，防止无人机降落在错误位置或假冒的停机坪上。附图说明构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。图1为第一个实施例的无人机内部电气结构图；图2为第一个实施例的停机箱内部电气结构图；图3为第一个实施例的停机箱结构示意图；图4为第一个实施例的停机箱顶盖关闭状态的示意图；图5为第一个实施例的无人机位于停机箱上方3米以上距离的示意图；图6为第一个实施例的无人机位于停机箱3米以内距离的示意图；图7为第一个实施例的无人机降落过程控制流程示意图；其中，1、长方体壳体，2、停机坪，3、第二控制器，4、支撑杆。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于动态二维码的无人机交互式精准降落系统，其特征是，包括：无人机和基站；/n所述无人机，包括：第一控制器，所述第一控制器分别与摄像机、第一GPS模块、第一通信模块和第一电源模块连接；/n所述基站，包括：停机箱，所述停机箱内布设有第二控制器，所述第二控制器分别与LED显示屏、第二GPS模块，第二通信模块、第二电源模块、电磁锁和驱动器连接，所述驱动器与两个推拉杆连接，所述驱动器用于为无人机开启或关闭停机箱；/n第一GPS模块采集无人机当前的位置信息，并将无人机当前的位置信息传输给第一控制器，第一控制器将无人机当前的位置信息通过第一通信模块，传输给基站的第二通信模块，基站的第二通信模块，将接收到的无人机当前的位置信息传输给第二控制器，第二控制器根据接收的无人机当前位置信息调整二维码的显示数量和显示尺寸，引导无人机平稳降落在停机坪上。/n

【技术特征摘要】
1.基于动态二维码的无人机交互式精准降落系统，其特征是，包括：无人机和基站；
所述无人机，包括：第一控制器，所述第一控制器分别与摄像机、第一GPS模块、第一通信模块和第一电源模块连接；
所述基站，包括：停机箱，所述停机箱内布设有第二控制器，所述第二控制器分别与LED显示屏、第二GPS模块，第二通信模块、第二电源模块、电磁锁和驱动器连接，所述驱动器与两个推拉杆连接，所述驱动器用于为无人机开启或关闭停机箱；
第一GPS模块采集无人机当前的位置信息，并将无人机当前的位置信息传输给第一控制器，第一控制器将无人机当前的位置信息通过第一通信模块，传输给基站的第二通信模块，基站的第二通信模块，将接收到的无人机当前的位置信息传输给第二控制器，第二控制器根据接收的无人机当前位置信息调整二维码的显示数量和显示尺寸，引导无人机平稳降落在停机坪上。


2.如权利要求1所述的系统，其特征是，所述无人机的正下方安装多轴机械臂，所述多轴机械臂的末端安装云台，所述云台上安装摄像机；
所述停机箱安装在停机架上，所述停机架，包括停机坪，所述停机坪与四个支撑杆连接，所述支撑杆用于支撑停机坪；
所述停机坪上安装停机箱，所述停机箱包括两个长方体壳体，所述两个长方体壳体分别为第一长方体壳体和第二长方体壳体；
所述第一长方体壳体与第二长方体壳体的形状一致；
所述第一长方体壳体，包括：第一顶面和与第一顶面连接的三个侧面，所述第一顶面和三个侧面连接后形成半封闭性壳体，未封闭的一面朝向停机坪中心位置；
所述第二长方体壳体，也包括：第二顶面和与第二顶面连接的三个侧面，所述第二顶面和三个侧面连接后形成半封闭性壳体，未封闭的一面朝向停机坪中心位置；
所述两个推拉杆，分别为第一推拉杆和第二推拉杆；
第一推拉杆的一端固定在第一长方体壳体上，第一推拉杆的另外一端固定在驱动器上；
第二推拉杆的一端固定在第二长方体壳体上，第二推拉杆的另外一端固定在驱动器上；
所述驱动器设置在停机坪表面；
所述驱动器，用于驱动第一推拉杆和第二推拉杆的移动，进而带动第一长方体壳体和第二长方体客体的闭合与开启；实现停机箱对无人机的保护与工作配合。


3.如权利要求1所述的系统，其特征是，所述LED显示屏，设置在停机坪的中心区域；所述LED显示屏通过显示一个二维码或五个二维码，来实现引导无人机平稳降落在停机坪上；
所述LED显示屏为防水的高分辨率显示器，能够动态显示二维码；
所述摄像机，用于采集无人机正下方的图像信息，并将采集的图像信息传输给第一控制器进行分析处理；
所述第一电源模块，用于为无人机停机箱的各个电气部件进行供电；
所述第二GPS模块，用于采集基站的位置，将基站的位置通过第二通信模块传输给无人机的第一通信模块，第一通信模块再将基站的位置传输给第一控制器，第一控制器根据基站的位置调整无人机飞行的航线，引导无人机找到自身归属的基站；
所述电磁锁，安装在两个长方体壳体的边缘，当第一长方体壳体与第二长方体壳体闭合时，第二控制器控制电磁锁闭合，实现保护无人机的目的。


4.基于动态二维码的无人机交互式精准降落方法，其特征是，包括：
基站根据接收的无人机当前位置信息调整二维码的显示数量和显示尺寸，引导无人机平稳降落在停机坪上。


5.如权利要求4所述的方法，其特征是，基站根据接收的无人机当前位置信息调整二维码的显示数量和显示尺寸，引导无人机平稳降落在停机坪上；具体步骤包括：
采集步骤：无人机采集LED显示屏显示的一个大二维码图像，无人机计算自身位置与停机坪的相对偏移量，无人机根据相对偏移量调整自身位置，无人机调整自身位置后，继续下降；
无人机判断自身高度是否大于第一设定阈值，如果是就返回上一步；如果否，则无人机向基站发送当前无人机高度小于第一设定阈值的指令；
基站接收到当前无人机高度小于第一设定阈值的指令后，基站控制停机坪的LED显示屏显示五个小二维码；五个小二维码其中一幅位于基站停机坪中心位置，另外四幅位于基站停机坪四个角上；
无人机采集LED显示屏显示的四个角上二维码图像中的一幅，无人机根...

【专利技术属性】
技术研发人员：李新，
申请(专利权)人：山东力阳智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37