[发明专利]无人机降落平台及识别方法、降落方法和飞行作业系统

说明书

本发明公开了一种无人机降落平台及识别方法、降落方法和飞行作业系统。降落平台上设置多尺寸、嵌套式图案，无人机到达降落点后，首先自动识别主图案，随着距离的缩短，自动识别第一次级图案。在受气流扰动而位置发生偏移时，自动识别到主图案周围的第二次级图案。由此实现无人机降落全过程均能得到标志图像的引导，实现精准降落。降落过程进行了分段设计，包括初始加速、匀速飞行和末端减速三个阶段，在速度降维零时刚好降落到降落平台上，实现平稳降落。本发明能够引导无人机精准、平稳、高效地降落到指定位置，降落过程能够自适应识别图案目标，具有高鲁棒性和强抗干扰性。

技术领域

本发明涉及无人机领域，尤其是一种无人机降落平台、一种降落平台识别方法、一种无人机方法和一种飞行作业系统。

背景技术

随着无人机技术在军事、民用领域应用范围的逐渐扩大，具有精准降落功能的无人机越来越受到关注，如精准着陆、着舰、定点投放等。传统的引导技术包括惯性引导、雷达引导、高精度卫星引导等。惯导的位置误差会随时间积累增大，影响导航精度；雷达的定位精度有限，设备复杂；高精度卫星引导借助卫星信号，易受干扰，在最后着降阶段难以保证可靠性。视觉引导以图像处理技术为基础，对摄像头采集到的图像进行相应处理，结合摄像头内参、约束条件信息等解算目标运动过程中的位姿信息，从而控制飞行器降落，因其精度高、抗干扰、被动成像、成本低等优点，得到广泛的关注，但是随着摄像头视野的变化，可能造成目标的丢失等情况。

视觉测量主要分为单目视觉测量和双目视觉测量两种，双目视觉测量需要在无人机上加装两个摄像头，摄像头安装精度要求较高，实现复杂，且测量距离越远要求基线越长，对于小型无人机来说安装困难。单目视觉测量只需要一个摄像头，结合目标图案的尺寸信息，即可实现相对定位，系统结构简单，安装要求低，对于指定降落地点的应用场景具有较大优势。

目前借助单目视觉测量的无人机着降系统的设计，均是仅在降落平台上设计一个图案，无人机通过定位该图案并跟踪，来实现无人机的自主降落。而无人机在降落过程中，由于与降落板的距离和位置的变化，其视野会发生改变，随着距离的拉近，在靠近降落平台时会丢失目标，最后降落位置极易出现偏差，着降精度低。另一方面，气流扰动可能导致无人机位置偏离降落板中心，只能“看到”局部位置而无法获取图案全貌，通常的设计是将无人机拉升到一定位置后，重新定位图案位置，这样就会增加着降时间。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种引导无人机降落的降落平台，以引导无人机高效、精准地降落到降落平台上。本发明还提供了一种降落平台识别方法，以在任何视角下均能准确识别到降落平台。本发明还提供了一种基于多尺寸、嵌套式图案引导无人机降落的方法，以及一种基于多尺寸、嵌套式图案引导无人机降落的系统，以引导和控制无人机进行高精度、高效率地着降。

本发明采用的技术方案如下：

一种无人机降落平台，所述降落平台中央设置有标识图像，所述标识图像包括多尺寸、嵌套式设计的图案。

标识图像包括多尺寸、嵌套式设计的多个图案，则无人机在降落过程中，无论是否发生位姿变化，标识图像中总有图案能够起到引导作用，即无人机在降落过程中，无论是否发生位姿变化，均不会丢失跟踪目标。

进一步的，所述标识图像包括若干图案，若干所述图案包括主图案，所述主图案内嵌套设计有第一次级图案，所述主图案周围成周向设置有多个第二次级图案。