【技术实现步骤摘要】
一种面向空地协同作战的无人机动平台自主降落方法
[0001]本专利技术属于多智能体目标识别、自主降落和运动控制领域，尤其涉及一种面向空地协同作战的无人机动平台自主降落方法。
技术介绍
[0002]由于现代战争战场形势多变、环境复杂，战争形态与作战样式也呈现多样化发展。空地协同作战作为未来战争重要的作战形式，将对无人机与无人车的自主化、智能化提出更高的要求。多旋翼无人机大多存在工作时间较短，负载较轻等问题，通过无人机与无人车的合理配合，可以弥补单一类型对象的不足，有效提升协同作业效能。一方面，当无人机燃料不足时，可以通过空地协同着陆，实现对无人机的自动补给功能。另一方面，当无人机出现意外情况而不能执行任务时，通过空地协同着陆，使无人机降落到无人车平台上进行检查和维修，从而快速再次作战，在提高任务执行效率方面具有重要意义。空地协同着陆控制是空地协同在作战的基础功能之一。现阶段针对无人机自主降落问题，研究人员大多着重于目标识别算法的研究、控制策略的研究以及无人机本身的研究。以视觉信息为主引导无人机自主着陆容易受到环境以及光线的影响...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种面向空地协同作战的无人机动平台自主降落方法，其特征在于，包括以下步骤：1)基于空地协同作战的无人机动平台自主降落问题构建系统；2)推导目标坐标系与相机坐标、像素坐标系、物理成像坐标系之间的关系，并通过识别Aruco码解算其位置信息；3)在获得无人机与动平台相对位置信息的条件下，额外引入动平台速度信息，设计无人机自主降落策略，引导无人机平稳降落。2.根据权利要求1所述的面向空地协同作战的无人机动平台自主降落方法，其特征在于，步骤1)中所述系统包含空地协同自主降落系统、基于mavros的无人机内部通信方式、无人机配备的硬件。3.根据权利要求1所述的面向空地协同作战的无人机动平台自主降落方法，其特征在于，步骤2)中坐标转换包括以下步骤：(a)世界坐标系到相机坐标系的转换空间点P(X，Y，Z)在世界坐标系下的坐标为P
W
(X
W
，Y
W
，Z
W
)，相应的其在相机坐标系下的坐标为P
C
(X
C
，Y
C
，Z
C
)，两者之间的转换关系为：其中，T为相机外参，由相机安装位置和方向决定，主要包括两部分R和t，R为正交旋转矩阵，由相机坐标系与世界坐标系的旋转欧拉角决定：t为平移矩阵，由相机坐标系的坐标原点在世界坐标系的x、y、z方向的平移量t
x
、t
y
、t
z
决定：t＝[t
x
t
y
t
z
]
T
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)(b)相机坐标系到物理成像坐标系的转换设P
W
在物理成像坐标系下的坐标为P
′
(X
′
，Y
′
，Z
′
)，由相机的小孔成像模型可知：)，由相机的小孔成像模型可知：Z
′
＝1
ꢀꢀꢀꢀ
(6)即：其中f为焦距，这样得到了空间点P(X，Y，Z)在物理成像平面上的坐标P
′
(X
′
，Y
′
，Z
′
)；(c)物理成像坐标系到像素坐标的转换设物理成像平面上的点P
′
对应于像素坐标系下的坐标为P
ix
(u，v)，则：
其中α、β为图像单位长度上的像素点的个数，C
x
为u方向上的像素点的偏移量，C
y
为v方向上的像素点的偏移量；得到：用矩阵的形式表示为：其中，f
x
为相机x方向的焦距，f
y
为相机y方向上的焦距；(d)世界坐标系到像素坐标系的转换世界坐标系到像素坐标系的转换关系为：其中，K为相机内参：即：上式中从左到右参数依次为像素坐标点P
ix
，相机内参矩阵K，外参矩阵T(变换矩阵)，世界坐标系下的点的坐标P
W
，相机的外参矩阵T由相机安装位置和方向决定，估计出相机内参K中的四个参数f
x
、f
y
、C
x
和C
y
。4.根据权利要求3所述的面向空地协同作战的无人机动平台自主降落方法，其特征在于，相机成像的理想位置和实际位置存在误差，分为径向失真和切向失真，径向畸变是由于光线在远离透镜中心的地方偏折更大，矫正公式为：x
corrected
＝x(1+k1r2+k2r4+k3r6)
ꢀꢀꢀꢀ
(14)y
corrected
＝y(1+k1r2+k2r4+k3r6)
ꢀꢀꢀꢀ
(15)切向畸变是由于透镜不完全平行于图像平面而产生的误差。矫正公式为：x
corrected
＝x+[2p1xy+p2(r2+2x2)]
ꢀꢀꢀꢀ
(16)y
corrected
＝y+[2p2xy+p1(r2+2y2)]
ꢀꢀꢀꢀ
(17)其中k1、k2、k3、p1、p2为相机的畸变参数。5.根据权...
【专利技术属性】
技术研发人员：解明扬，曹宇辉，李嘉铭，张民，陈谋，王从庆，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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