基于无人机母车的无人机智能返航方法技术

本发明专利技术提供一种基于无人机母车的无人机智能返航方法，包括：当无人机在飞行过程中触发返航指令，无人机母车接收到返航指令后，从历史记录中获取无人机的飞行轨迹，计算无人机的返航路径并发送给无人机，无人机实时预测当前位置，调整飞行路径与返航路径匹配；在GPS信号失效后，通过惯性导航和图像匹配方法预测无人机的实时飞行位置并调整飞行路线沿着返航路径至停车路径标记点，利用无人机母车车顶设置的停机场标识引导无人机降落。本发明专利技术提供的技术方案中，能够确保在不同条件包括GPS失效时无人机智能返航成功并且路径最短。时无人机智能返航成功并且路径最短。时无人机智能返航成功并且路径最短。

【技术实现步骤摘要】
基于无人机母车的无人机智能返航方法


[0001]本专利技术涉及无人机母车的无人机智能返航领域，特别是涉及无人机母车的无人机智能返航方法。

技术介绍

[0002]随着科学技术的飞速发展，各种传统的电子设备得到新的应用。微型无人机由于可以装载相关的监测设备，飞到预设目的地执行各种不同的任务，使得无人机的应用范围越来越多。但是，无人机由于在飞行过程中依赖于动力系统和导航系统完成飞行，而动力系统依赖于电池，如果电量不足，显示无人机无法飞行。导航系统依赖于GPS定位，如果GPS失效，则无人机将失去飞行的航向，这时候，一般生产厂家都会在无人机内部设置返航系统使无人机进行返航，但是现有的自主返航技术都是通过记录无人机在飞行的轨迹，然后返航时通过GPS再次定位已飞行的轨迹，然后返航。这种方法一是在GPS失效时无法使用，到时返航失败。另一方面估计电池预估里程的方式也是不准确的，因为电池在使用过程中受到环境的影响，如充电次数、当前环境温度，会影响到电池的电量消耗，从而影响无人机的续航里程，如果电池电量不足以支撑续航里程，则无人机可能会丢失而无法返航。现有技术也有进行相关的改进，如专利CN201811541989.1,该技术方案预估了相关的风速和风向，精确电池的续航，但是环境变化非常快，飞行的环境与返航的环境可能会发生较大差异，导致计算结果不准确。因此，现有的技术难以解决无人机的正确返航问题。

技术实现思路

[0003]基于现有技术中存在的缺陷，本专利技术提供一种基于无人机母车的无人机智能返航方法，包括：无人机与无人机母车建立通信连接并实时通信；当无人机在飞行过程中触发返航指令，无人机执行返航指令同时将返航的消息发送给无人机母车；
[0004]无人机母车接收到返航指令后，从历史记录中获取无人机的飞行轨迹，计算无人机的返航路径并发送给无人机，无人机实时预测当前位置，调整飞行路径与返航路径匹配；
[0005]无人机母车调整自身速度行驶至被返航路径的其中一个停车路径标记点，等待无人机母车返航到停车路径标记点时，利用无人机母车设置的停机场标识引导无人机降落。
[0006]一种基于无人机母车的无人机智能返航方法，进一步地，当无人机与无人机母车距离小于预设第一阈值时，无人机母车对采集的图像进行停机场标识识别，停机场标识设置于无人机母车车顶；
[0007]若识别出停机场标识，利用无人机摄像头获取的位姿信息对无人机母车的停机场标识进行跟踪；同时利用PID控制无人机降落至无人机母车停机场。
[0008]一种基于无人机母车的无人机智能返航方法，进一步地，当无人机母车接受到无人机GPS信号消失后的返航消息，无人机母车获取无人机最近一次的飞行路径；
[0009]将无人机最近一次的飞行路径与历史路径进行匹配，获取与最近一次飞行路径具有重合区域所有历史路径，将与最近一次飞行路径具有重合区域历史路径组成路径集合
RoadA；
[0010]将最近一次的飞行路径与路径集合RoadA进行重新组合，形成新的返航路径集合RoadB，从RoadB选择一条无人机行驶距离最短的路径作为返航路径并标记停机路径标记点，无人机母车将重新规划的返航路径发送给无人机。
[0011]一种基于无人机母车的无人机智能返航方法，进一步地，当无人机接收到执行飞行任务的指令时，无人机检查是否与无人机母车建立通信连接，若已建立通信连接，则无人机起飞执行飞行任务；
[0012]若通信连接尚未建立，无人机启动与无人机母车建立通信连接的请求，待通信连接建立后，无人机起飞执行飞行任务；
[0013]无人机在预设周期间隔进行采集图像并记录采样点的GPS信息，并将图像和GPS信息发送给无人机母车；无人机母车对图像和GSP信息进行处理将关键信息发送给无人机。
[0014]一种基于无人机母车的无人机智能返航方法，进一步地，无人机在飞行过程中实时记录飞行轨迹和采集环境信息并将信息发送给无人机母车；无人机母车对无人机发送的信息进行处理并进行存储；无人机飞行轨迹的记录和采集环境信息；环境信息包括环境图像和环境的位置信息；
[0015]在预设的采样周期实时采集当前的环境图像和环境位置信息，位置信息包括经度、纬度、高度以及无人机的横滚角、俯仰角、偏航角。
[0016]一种基于无人机母车的无人机智能返航方法，进一步地，触发智能返航模式的条件包括：GPS信号失效、电池电量不足、用户选择无人机母车启动智能返航的指令，即可以是条件触发，也可以根据用户需求进行触发，无人机飞得较远，用户无法观看到无人机的行为，此时，为了安全起见，用户启动返航指令。
[0017]一种基于无人机母车的无人机智能返航方法，进一步地，当智能返航模式开启，判断GPS信号是否失效，若GPS信号正常，获取当前无人机的GPS信号和电池信息并发送给无人机母车；无人机母车收到无人机的GPS信号后，计算无人机母车与无人机之间的距离。
[0018]一种基于无人机母车的无人机智能返航方法，进一步地，若无人机的电池电量充足，通过卡尔曼滤波预设无人机与无人机母车的位置，利用PD控制无人机朝向无人机母车逼近直接无人机母车与无人机的距离满足第一预设距离阈值；
[0019]若无人机的电池电量不足，GPS信号正常时，无人机保持悬停提供GPS信号的位置，无人机母车根据无人机提供的GPS信号计算当前与无人机的距离，无人机母车根据无人机提供的GPS信号，行驶至GPS信号匹配的位置。
[0020]一种基于无人机母车的无人机智能返航方法，进一步地，若触发返航路径条件为GPS信号失效，无人机母车根据返航历史路线和T0时刻GPS的位置坐标与无人机的距离，并从返航路线中选择一个标记作为无人机母车等待无人机降落的停机路径标记点；
[0021]无人机利用惯性导航和视觉识别方法并利用卡尔曼滤波对无人机飞行位置进行预测，无人机沿着根据预测位置沿着返航路线至停机路径标记点；
[0022]当无人机和无人机母车都到达停机路径点时，无人机采集周围图像，从图像中获取无人机母车停机标记进行停车。
[0023]一种基于无人机母车的无人机智能返航方法，进一步地，无人机的位置预测方法至少包括：图像预测方法，图像预测方法至少包括：获取在T时刻获取图像imageT，T0时刻的
图像imageT0；
[0024]从图像imageT0中选择预设M个特征点作为匹配特征点arrayT；
[0025]在图像imageT1中查找相匹配的预设M个特征点arrayT0
[0026]利用投影变化，将分别计算对imageT、imageT0中对应特征点的距离之差。
[0027]一种基于无人机母车的无人机智能返航方法，进一步地，建立无人机导航坐标系和相机坐标系，则特征点的位置世界坐标为Feature：
[0028][0029]其中，R为相机坐标系和无人机导航坐标系之间的变化矩阵，H为无人机的高度，ax,ay为特征点的像素坐标，fx，fy为相机在x轴和y轴的焦距；
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于无人机母车的无人机智能返航方法，其特征在于，包括：无人机与无人机母车建立通信连接并实时通信；当无人机在飞行过程中触发返航指令，无人机执行返航指令同时将返航的消息发送给无人机母车；无人机母车接收到返航指令后，从历史记录中获取无人机的飞行轨迹，计算无人机的返航路径并发送给无人机，无人机实时预测当前位置，调整飞行路径与返航路径匹配；无人机母车调整自身速度行驶至被返航路径的其中一个停车路径标记点，等待无人机返航到停车路径标记点时，利用无人机母车设置的停机场标识引导无人机降落。2.如权利要求1所述一种基于无人机母车的无人机智能返航方法，其特征在于，当无人机与无人机母车距离小于预设第一阈值时，无人机母车对采集的图像进行停机场标识识别，停机场标识设置于无人机母车车顶；若识别出停机场标识，利用无人机摄像头获取的位姿信息对无人机母车的停机场标识进行跟踪；同时利用PID控制无人机降落至无人机母车停机场。3.如权利要求1所述一种基于无人机母车的无人机智能返航方法，其特征在于，当无人机母车接受到无人机GPS信号消失后的返航消息，无人机母车获取无人机最近一次的飞行路径；将无人机最近一次的飞行路径与历史路径进行匹配，获取与最近一次飞行路径具有重合区域所有历史路径，将与最近一次飞行路径具有重合区域的历史路径组成路径集合RoadA；将最近一次的飞行路径与路径集合RoadA进行重新组合，形成新的返航路径集合RoadB，从RoadB选择一条无人机行驶距离最短的路径作为返航路径并标记停机路径标记点，无人机母车将重新规划的返航路径发送给无人机。4.如权利要求1所述一种基于无人机母车的无人机智能返航方法，其特征在于，当无人机接收到执行飞行任务的指令时，无人机检查是否与无人机母车建立通信连接，若已建立通信连接，则无人机起飞执行飞行任务；若通信连接尚未建立，无人机启动与无人机母车建立通信连接的请求，待通信连接建立后，无人机起飞执行飞行任务；无人机在预设周期间隔进行采集图像并记录采样点的GPS信息，并将图像和GPS信息发送给无人机母车；无人机母车对图像和GPS信息进行处理将关键信息发送给无人机。5.如权利要求1所述一种基于无人机母车的无人机智能返航方法，其特征在于，无人机在飞行过程中实时记录飞行轨迹和采集环境信息并将信息发送给无人机母车；无人机母车对无人机发送的信息进行处理并进行存储；环境信息包括环境图像和环境的位置信息；在预设的采样周期实时采集当前的环境图像和环境位置信息，位置信息包括经度、纬度、高度以及无人机的横滚角、俯仰角、偏航角。6.如权利要求1所述一种基于无人机母车的无人机智能返航方法，其特征在于，触发智能返航模式的条件包括：GPS信号失效、电池电量不足、用户选择无人机母车启动智能返航的指令，即可以是条件触发，也可以根据用户需求进行触发，无人机飞得较远，用户无法观看到无人机的行为，此时，为了安全起见，用户启动返航指令。7.如权利要求1所述一种基于无人机母车的无人机智能返航方法，其特征在于，当智能返航模式开启，判断GPS信号是否失效，若GPS信号正常，获取当前无人机的GPS信号和电池
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【专利技术属性】
技术研发人员：肖文平，何敖东，
申请(专利权)人：上海赫千电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：