[实用新型]基于日盲区紫外成像的无人机自主着陆引导系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及基于计算机视觉的无人机自主着陆引导的技术领域，特别涉及一 种基于日盲区紫外成像的无人机自主着陆引导系统。

背景技术

太阳光谱中紫外线辐射位于电磁辐射波谱中10～400nm的波长范围内。随着波长 的变化，紫外线具有各种不同的特性和效应。一般将紫外辐射划分为UV-A(近紫外)：320～ 400nm；UV-B(中紫外)：280～320nm；UV-C(远紫外)：200～280nm；波长小于200nm的紫外辐射 由于被大气强烈吸收，因此只存在于真空条件下的研究和应用，所以被称为真空紫外。

由于大气平流层的臭氧层对于250nm波长附近的紫外线有强烈的吸收作用，因而 太阳中UV-C波段紫外辐射在近地大气中几乎不存在，常被称为“日盲区”，具体波段范围为 220～280nm。由于日盲区紫外在近地面并不会自然存在，所以它的产生必定是人类活动介 入等非自然原因，故通过紫外成像仪来探测日盲区紫外信号便有了广泛的应用。目前已经 广泛应用于电力设施电晕的检测，如高压输电线路、电网基站等。

在对此方法的研究和实践过程中，本实用新型的发明人发现：由于日盲区紫外信 号在近地面存在的唯一性，可以通过使用高增益的紫外成像仪对信号进行采集，而不用担 心杂散光等的影响，而且日盲区紫外拥有较强的“透雾”能力。故本实用新型提出可以主动 设置紫外信标，无人机机身挂载紫外成像系统，用于无人机自主着陆引导工作。

目前无人机的技术主要有卫星导航技术，惯性导航技术以及计算机视觉导航技术 等。但各方法都存在一定的局限性，卫星导航技术最常见的是全球定位系统，但在无人机自 主着陆引导的最后几公里范围内，全球定位系统的定位精度达不到要求；惯性导航系统随 着系统工作时间的推移，定位误差会累积越来越大；基于计算机视觉的导航系统目前发展 迅猛，但大都工作在可见光或者红外波段，受气候条件影响很大，如雾天等。

在对基于计算机视觉的着陆导航系统的研究中，本实用新型的发明人发现：使用 紫外光源在着陆位置制成信标，通过高增益的紫外成像系统对紫外信标进行信号得捕捉和 采集，能够有效地用于无人机的着陆引导工作。

发明内容

本实用新型提供一种基于日盲区紫外成像的无人机自主着陆引导系统，通过机载 日盲区紫外成像系统探测着陆位置紫外信标，能够解决低能见度条件下无人机的着陆引导 工作。

本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的：

一种基于日盲区紫外成像的无人机自主着陆引导系统，包括紫外光源信标模块、 双通道成像模块、数据处理模块、数据发送模块、数据存储模块；紫外光源信标模块设置在 着陆平台上，双通道成像模块、数据处理模块、数据发送模块、数据存储模块设置在无人机 上，无人机通过双通道成像模块对紫外光源信标模块进行成像，然后通过数据处理模块对 成像数据进行处理，数据发送模块将部分数据处理模块结果传送给无人机飞控系统，将剩 余处理结果传送给数据存储模块进行存储。

所述紫外光源信标模块由若干紫外光源组成，信标是一个由n个信标点组成的立 体的异型信标。

所述的双通道成像模块包括成像透镜、分光镜、反光镜、紫外滤光片、自动光圈单 元、自动调焦单元、可见光成像单元、日盲区紫外成像单元；自动光圈单元用于调节可见光 通道的进光量，保证曝光适度；自动调焦单元用于调节成像透镜的位置，从而得到清晰的图 像；可见光成像单元用于得到着陆平台位置周边的彩色影像；日盲区紫外成像单元前设置 有紫外滤光片，用于滤除日盲区紫外波段以外的杂散光，得到紫外信标点在日盲区紫外成 像单元的图像。

所述的滤光片透过波长为240nm～280nm，设置在分光镜前面或者分光镜后面。

所述的双通道成像模块过程如下：

光经过成像透镜，然后经由分光镜分成两路，一路再次经过自动光圈单元由成像 透镜成像在可见光成像单元上，该路用于记录着陆平台以及整个着陆过程；另一路光经过 紫外滤光片后再经反光镜反射，再经过成像透镜后由日盲区紫外成像单元成像；该路用于 对紫外光源信标模块中的信标点进行成像，从而实现对信标点坐标定位。