一种激光辅助无人机自主起降终端、系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种激光辅助无人机自主起降终端、系统及方法，涉及无人机自主起降技术领域。其中，机载终端包括机载相机、智能图像识别模块、光机模块、信标光模块、信号光模块、吊舱姿态控制模块、激光测距模块、无人机姿态控制模块、相机镜头、通信激光镜头、测距激光镜头、吊舱伺服模块。地面终端包括光机模块、信标光模块、信号光模块、地面跟踪信号处理模块、通信激光镜头、地面伺服模块。本发明专利技术采用激光主动识别和精确位置距离角度判别的方式，实现了无人机的高精度自主起降控制，可以适应复杂的工作环境，具有在电磁干扰环境下精确定位的能力。

【技术实现步骤摘要】
一种激光辅助无人机自主起降终端、系统及方法
本专利技术涉及无人机自主起降
，特别是指一种激光辅助无人机自主起降终端、系统及方法。
技术介绍
无人引导条件下的无人机自主起降对无人机位置、姿态、飞行速度和距离的要求较高，对精确的无人机自主起降技术要求较高。激光辅助无人机自主起降技术采用激光光束引导的方式，保证无人机精准起降工作。目前，常规的无人机引导手段都是采用被动引导工作方式，这种方式容易受到环境的干扰，使用场景受到很多限制，环境适应性差。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种激光辅助无人机自主起降终端、系统及方法，其结构简单，易于实现，能够快速识别目标的位置、距离、角度等信息，探测精度高，能够有效辅助无人机的自主起降。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种激光辅助无人机自主起降机载终端，其装载在无人机的吊舱上，包括机载相机、智能图像识别模块、第一光机模块、第一信标光模块、第一信号光模块、吊舱姿态控制模块、激光测距模块、无人机姿态控制模块以及吊舱伺服模块，机载相机、第一光机模块本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光辅助无人机自主起降机载终端，其特征在于，装载在无人机的吊舱上，包括机载相机、智能图像识别模块、第一光机模块、第一信标光模块、第一信号光模块、吊舱姿态控制模块、激光测距模块、无人机姿态控制模块以及吊舱伺服模块，机载相机、第一光机模块、激光测距模块分别连接有相机镜头、第一通信激光镜头、测距激光镜头；/n所述第一信标光模块和第一信号光模块均与第一光机模块连接，第一信标光模块发出的信标光光源、第一信号光模块发出的信号光光源、激光测距模块发出的测距激光光源三者的波长不同，且三者的波长与机载相机接收的波长范围不重合；/n通过相机镜头接收的光学成像信息经过机载相机转换为图像电信号，图像电信号传入...

【技术特征摘要】
1.一种激光辅助无人机自主起降机载终端，其特征在于，装载在无人机的吊舱上，包括机载相机、智能图像识别模块、第一光机模块、第一信标光模块、第一信号光模块、吊舱姿态控制模块、激光测距模块、无人机姿态控制模块以及吊舱伺服模块，机载相机、第一光机模块、激光测距模块分别连接有相机镜头、第一通信激光镜头、测距激光镜头；
所述第一信标光模块和第一信号光模块均与第一光机模块连接，第一信标光模块发出的信标光光源、第一信号光模块发出的信号光光源、激光测距模块发出的测距激光光源三者的波长不同，且三者的波长与机载相机接收的波长范围不重合；
通过相机镜头接收的光学成像信息经过机载相机转换为图像电信号，图像电信号传入智能图像识别模块，智能图像识别模块识别图像电信号中停机坪目标的角度信息，并将该角度信息传入吊舱姿态控制模块；
第一信标光模块发出的信标光光源和第一信号光模块发出的信号光光源依次经过第一光机模块和第一通信激光镜头发射出去，同时，第一通信激光镜头接收地面终端发出的地面端信标光和地面端信号光，经过第一光机模块的地面端信标光传入第一信标光模块，经过第一光机模块的地面端信号光传入第一信号光模块；第一信标光模块识别地面端信标光的角度偏移信息，并将该角度偏移信息传入吊舱姿态控制模块，第一信号光模块解调地面端信号光的光信号，并将产生的电信号传入吊舱姿态控制模块；
激光测距模块产生的测距激光信号通过测距激光镜头发射出去，同时，测距激光镜头接收外部空间反射的测距激光信号并传入激光测距模块，激光测距模块根据接收的反射测距激光信号得到目标位置的距离信息，并将距离信息传入吊舱姿态控制模块；
吊舱姿态控制模块接收无人机姿态控制模块传入的无人机姿态航行信息，并结合智能图像识别模块传来的角度信息、第一信标光模块传来的角度偏移信息、激光测距模块传来的距离信息、第一信号光模块传来的电信号，得到机载吊舱所需调整的角度信息以及无人机所需调整的飞行速度、角度、航迹规划信息；然后，将机载吊舱所需调整的角度信息传入吊舱伺服模块，将无人机所需调整的飞行速度、角度、航迹规划信息传入无人机姿态控制模块；
吊舱伺服模块根据机载吊舱所需调整的角度信息调整吊舱角度指向，并将吊舱角度指向纠正完成信息传入吊舱姿态控制模块；然后，吊舱姿态控制模块将调整后的吊舱角度信息和无人机的飞行速度、角度、航迹规划信息进行组帧和调制，通过第一信号光模块调制到机载信号光上，再依次经过第一光机模块、第一通信激光镜头发射出去。


2.根据权利要求1所述的一种激光辅助无人机自主起降机载终端，其特征在于，所述第一信标光模块包括信标光激光器和信标光光斑位置判别模块。


3.根据权利要求1所述的一种激光辅助无人机自主起降机载终端，其特征在于，所述第一信号光模块包括信号光激光器、信号光调制模块、信号光检测器以及信号光解调模块。


4.根据权利要求1所述的一种激光辅助无人机自主起降机载终端，其特征在于，所述第一光机模块包括滤光器、反射镜和半反射镜。


5.根据权利要求1所述的一种激光辅助无人机自主起降机载终端，其特征在于，所述机载相机包括CCD模块或CMOS模块。


6.根据权利要求1所述的一种激光辅助无人机自主起降机载终端，其特征在于，所述相机镜头、第一通信激光镜头、测距激光镜头为分立的镜头或共窗口的镜头。


7.一种激光辅助无人机自主起降地面终端，其特征在于，设置于停机坪处，包括第二光机模块、第二信标光模块、第二信号光模块、地面跟踪信号处理模块、地面伺服模块；第二光机模块连接有第二通信激光镜头，所述第二信标光模块和第二信号光模块均与第二光机模块连接；
第二信标光模块发出的信标光光源和第二信号光模块发出的信号光光源依次经过第二光机模块和第二通信激光镜头发射出去，同时，第二通信激光镜头接收机载终端发出的无人机端信标光和无人机端信号光，经过第二光机模块的无人机端信标光传入第二信标光模块，经过第二光机模块的无人机端信号光传入第二信号光模块；第二信标光模块识别无人机端信标光的角度偏移信息，并将该角度偏移信息传入地面跟踪信号处理模块，第二信号光模块解调无人机端信号光的光信号，并将产生的电信号传入地面跟踪信号处理模块；
地面跟踪信号处理模块根据第二信标光模块传来的角度偏移信息、第二信号光模块传来的电信号，得到地面终端所需调整的角度信息，并将该所需调整的角度信息传入地面伺服模块；
地面伺服模块根据地面终端所需调整的角度信息调整地面终端的角度指向，并将地面终端角度指向纠正完成信息传回地面跟踪信号处理模块；然后，地面跟踪信号处理模块将调整后的地面终端角度信息进行组帧和调制，通过第二信号光模块调制到地面信号光上，再依次经过第二光机模块、第二通信激光镜头发射出去。


8.一种激光辅助无人机自主降落方法，其特征在于，应用于无人机降落系统，所述无人机降落系统包括如权利要求1所述的机载终端以及如权利要求7所述的地面终端，包括以下步骤：
（101）机载终端的吊舱姿态控制模块向吊舱伺服模块发出吊舱转动命令，向智能图像识别模块发出启动工作命令；吊舱伺服模块控制吊舱转动，智能图像识别模块接收机载相机采集的图像信息并识别图像信息中的停机坪角度位置信息；停机坪角度位置信息传入吊舱姿态控制模块，产生吊舱角度偏转信息；吊舱角度偏转信息传入吊舱伺服模块，吊舱伺服模块控制吊舱...

【专利技术属性】
技术研发人员：武文周，李现亭，马文，张望成，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十四研究所，
类型：发明
国别省市：河北;13