无人机及其降落控制方法和装置制造方法及图纸

提供了无人机及其降落控制方法和装置。用于无人机的降落控制方法包括：在无人机下降至预定高度范围后，利用无人机搭载的摄像头采集张贴在指定降落位置处的二维码标签的图像；以及基于无人机所处的高度区间，对二维码标签的图像相对于摄像头的图像采集中心在第一方向和第二方向中的至少一个方向的偏移量进行调整。整。整。

【技术实现步骤摘要】
无人机及其降落控制方法和装置


[0001]本专利技术涉及无人机领域，尤其涉及无人机及其降落控制方法和装置。

技术介绍

[0002]随着对作业效率和人力资源的要求逐步提高，相关领域对全自主任务执行无人机的需求越来越高。对于全自主任务执行无人机而言，不论是自动回舱、充电对位、还是定点降落派送物资等，都需要更高、更实用的精准降落技术。然而，由于时漂、大气延迟、气象变化、近地环境遮挡、近地信号质量差等因素的影响，采用普通的全球定位系统(GPS)位置测量模组确定的降落位置最大可能存在数十平米的误差，这个误差显然是全自主任务执行无人机无法容忍的。虽然采用实时动态(Real Time Kinematic，RTK)载波相位差分技术可以精确确定无人机的降落位置，但是设备和运营服务成本较高，对基站信号或网络环境依赖性高，而且需要增加无人机的体积和重量，经济性和适应性较差。

技术实现思路

[0003]鉴于以上所述的一个或多个问题，提供了根据本专利技术实施例的无人机及其降落控制方法和装置。
[0004]根据本专利技术实施例的用于无人机的降落控制方法，包括：在无人机下降至预定高度范围后，利用无人机搭载的摄像头采集张贴在指定降落位置处的二维码标签的图像；以及基于无人机所处的高度区间，对二维码标签的图像相对于摄像头的图像采集中心在第一方向和第二方向中的至少一个方向的偏移量进行调整。
[0005]根据本专利技术实施例的用于无人机的降落控制装置，包括：存储器，其上存储有计算机可执行指令；以及处理器，其中，处理器在执行计算机可执行指令时，实现上述降落控制方法。
[0006]根据本专利技术实施例的无人机，包括：存储器，其上存储有计算机可执行指令；以及处理器，其中，处理器在执行计算机可执行指令时，实现上述降落控制方法。
附图说明
[0007]从下面结合附图对本专利技术的具体实施方式的描述中可以更好地理解本专利技术，其中：
[0008]图1示出了根据本专利技术实施例的用于无人机的降落控制方法的流程图。
[0009]图2示出了根据本专利技术实施例的示例二维码标签的示意图。
[0010]图3示出了根据本专利技术实施例的用于无人机的另一降落控制方法的流程图。
[0011]图4示出了可以实现根据本专利技术实施例的用于无人机的降落控制方法的计算机系统的示意图。
具体实施方式
[0012]下面将详细描述本专利技术的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本专利技术的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本专利技术可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本专利技术的示例来提供对本专利技术的更好的理解。本专利技术决不限于下面所提出的任何具体配置和算法，而是在不脱离本专利技术的精神的前提下覆盖了元素、部件和算法的任何修改、替换和改进。在附图和下面的描述中，没有示出公知的结构和技术，以便避免对本专利技术造成不必要的模糊。
[0013]鉴于上述一个或多个问题，提供了一种用于无人机的降落控制方法和装置，其中，通过对张贴在指定降落位置处的二维码标签进行图像采集和定位，可以提高对于无人机的降落位置的精准控制，从而提高无人机的精准降落成功率。
[0014]图1示出了根据本专利技术实施例的用于无人机的降落控制方法的流程图。如图1所示，根据本专利技术实施例的用于无人机的降落控制方法100包括：S102，在无人机下降至预定高度范围后，利用无人机搭载的摄像头采集张贴在指定降落位置处的二维码标签的图像；以及S104，基于无人机所处的高度区间，对二维码标签的图像相对于摄像头的图像采集中心在第一方向和第二方向中的至少一个方向的偏移量进行调整。
[0015]在一些实施例中，二维码标签包括至少两个AprilTag二维码标识，尺寸较小的二维码标识嵌套在尺寸较大的二维码标识中。当无人机所处的高度大于预定高度阈值时，二维码标签的图像是至少两个AprilTag二维码标识中尺寸较大的一个二维码标识的图像。当无人机所处的高度小于或等于预定高度阈值时，二维码标签的图像是至少两个AprilTag二维码标识中尺寸较小的一个二维码标识的图像。图2示出了根据本专利技术实施例的示例二维码标签的示意图，其中，示例二维码标签包括两个AprilTag二维码标识。嵌套使用尺寸不同的多个AprilTag二维码标识，可以适应无人机降落过程中的高度变化对二维码标识的识别有效性的影响。
[0016]在一些实施例中，可以将二维码标签上的一个二维码标识的中心位置设置为参考原点，并且可以基于二维码标签上的另一个二维码标识的中心位置相对于参考原点的距离和方位来计算该另一个二维码标识相对于摄像头的图像采集中心在第一方向和第二方向中的至少一个方向的偏移量。例如，对于图2所示的示例二维码标签，可以将尺寸较大的二维码标识的中心位置设置为参考原点，并且可以基于参考原点建立平面坐标系，该平面坐标系的Y轴正方向为停机方向。
[0017]通常，由于无人机与二维码标签之间的距离较远，二维码标签的图像只是摄像头所采集的整个图像中非常小的一部分，可以将二维码标签的图像看作摄像头所采集的整个图像中的一个质点。在一些实施例中，搭载在无人机上的摄像头的图像采集中心与无人机的机体坐标系的原点重合，二维码标签的图像相对于摄像头的图像采集中心在第一方向和第二方向的偏移量分别是二维码标签的图像在无人机的机体坐标系下的水平偏移量和正方向航向偏移量。也就是说，第一方向和第二方向分别是无人机的机体坐标系下的水平方向和正方向航向。
[0018]在一些实施例中，在无人机执行降落的过程中，当利用摄像头采集到二维码标签的图像时，控制无人机进入悬停状态，同时对二维码标签的图像相对于摄像头的图像采集
中心在第一方向和第二方向中的至少一个方向的偏移量进行调整。
[0019]在一些实施例中，根据本专利技术实施例的用于无人机的降落控制方法100还包括：当二维码标签的图像相对于摄像头的图像采集中心在第一方向和第二方向中的至少一个方向的偏移量小于预定偏移量阈值时，控制无人机执行降落。
[0020]在一些实施例中，当无人机下降到搭载在无人机上的激光测高传感器的有效测量范围后，执行根据本专利技术实施例的用于无人机的降落控制方法100(即，预定高度范围是搭载在无人机上的激光测高传感器的有效测量范围)。根据本专利技术实施例的用于无人机的降落控制方法100还包括：基于无人机所处的高度区间，调整无人机的降落速度。即，可以利用搭载在无人机上的激光测高传感器对无人机的近地高度做更精准的测量，并且可以基于无人机的近地高度分段控制无人机的降落速度。
[0021]在一些实施例中，可以利用比例、积分、微分(PID)控制算法对二维码标签的图像相对于摄像头的图像采集中心在第一方向和第二方向中的至少一个方向的偏移量进行调整。
[0022]假设无人机的近地高度height和无人机的降落速度V
down
之间的对应关系如下，并且对于无人机的降落控制处理包括：
[0023本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于无人机的降落控制方法，包括：在无人机下降至预定高度范围后，利用所述无人机搭载的摄像头采集张贴在指定降落位置处的二维码标签的图像；以及基于所述无人机所处的高度区间，对所述二维码标签的图像相对于所述摄像头的图像采集中心在第一方向和第二方向中的至少一个方向的偏移量进行调整。2.如权利要求1所述的降落控制方法，其中，在所述无人机执行降落的过程中，当利用所述摄像头采集到所述二维码标签的图像时，控制所述无人机进入悬停状态，同时对所述二维码标签的图像相对于所述摄像头的图像采集中心在所述第一方向和所述第二方向中的至少一个方向的偏移量进行调整。3.如权利要求2所述的降落控制方法，还包括：当所述二维码标签的图像相对于所述摄像头的图像采集中心在所述第一方向和所述第二方向中的至少一个方向的偏移量小于预定偏移量阈值时，控制所述无人机执行降落。4.如权利要求3所述的降落控制方法，还包括：基于所述无人机所处的高度区间，调整所述无人机的降落速度。5.如权利要求4所述的降落控制方法，还包括：基于所述无人机在大地坐标系下的三轴地速和飞机姿态变化时的方向余弦矩阵，估算所述大地坐标系下的三轴风速；以及基于所述大地坐标系下的三轴风速，确定用于调整所述无人机的降落速度的缩放系数。6.如权利要求1所述的降落控制方法，其中，利用比例、积分、微分控制算法对所述二维码标签的图像相对于所述摄像头的图像采集中心在所述第一方向和所述第二方向中的至少一个方向的偏移量进行调整。7.如权利要求6所述的降落控制方法，还包括：基于所述二维码标签的图像相对于所述摄像头的图像...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡泽斌，陈明亮，
申请(专利权)人：广州昂宝电子有限公司，
类型：发明
国别省市：