[发明专利]一种基于激光雷达的无人机自主式辅助降落方法及系统

说明书

本发明公开一种基于激光雷达的无人机自主式辅助降落方法及系统，属于无人机降落领域。针对现有无人机降落成本高且精度差的问题，本发明提供一种基于激光雷达的无人机自主式辅助降落方法，包括以下步骤：接收无人机上的激光雷达发送的原始激光数据，并对其进行预处理；对预处理后的激光数据采用降落点定位算法计算；对步骤S2中的结果进行运算得到设计路径，供无人机降落。本发明通过对无人机机体上的激光数据进行一系列的处理最终得到适于无人机降落的路径规划，无需为降落平台配备额外的定位通讯设备，也不需要人为干预，极大的节约了人工与金钱成本；同时采用降落点定位算法计算，降低对定位通讯设备的依赖性，从而保证无人机降落稳定的精确性。

技术领域

本发明属于无人机降落技术领域，更具体地说，涉及一种基于激光雷达的无人机自主式辅助降落方法及系统。

背景技术

目前，随着无人机技术的推广和普及，在众多领域中无人机均得到了广泛的应用。尤其是在环境观测、物资运输等任务方面越发凸显其经济实用，轻量方便等优势，而无人机降落是完成此类任务目标的重要一环。传统的小型无人机多采用远程遥控，其降落也依托人工实现，且其工作半径受限于可控制半径，因此在一部分较远工况下不具备可用性。中大型无人机配备有感知和导航控制等系统，其遥控半径通常可达几公里，在落台即降落平台附近通过人工介入进行半自动化对接来完成准确降落，人工参与的辅助降落额外增加人力成本，且整体系统降落的准确性得不到充分的保障，易导致任务失败，存在较大的风险。而不采用遥控方式的无人机，其除过机载负荷与能源等限制外，基本可脱离遥控半径的约束，当机体工作时，其起飞降落过程对环境感知则提出了更高的要求，一般都会与落台进行通讯定位后降落，但是此种非人工参与时，基于部分恶劣环境或通信被干扰的工况，无人机对接落台的感知系统会受到严重影响而难以找到准确的降落点，其失败风险较高。除此之外，当机体高速运动时，感知系统响应速度滞后于环境更新速度，实时性太差导致位姿结果不可用从而任务失败；且常见的GPS等定位传感器信息精度不够高，通常难以保证稳定的准确性，尤其在无人机群集行动或需要精准降落点降落时其性能精度不高，导致其结果可信度低，降落失败。

针对上述问题也进行了相应的改进，如中国专利申请号CN202110143081.0，公开日为2021年6月8日，该专利公开了一种智能巡检无人机降落系统及降落方法，涉及电力巡检技术领域，解决了无人机进行电力巡检中，降落系统存在较大误差，精度难以满足降落需求的技术问题。该降落系统包括地面视觉标志、处理模块、可见光导航设备、红外导航设备和卫星导航设备；地面视觉标志由多个圆形和正方形组合构成，并对圆形、正方形填充黑色或白色，且设置有加热部；卫星导航设备能够对无人机的降落位置进行预定位；可见光导航设备能够获取地面视觉标志的可见光图像，红外导航设备能够获取地面视觉标志的红外图像；处理模块能够对可见光图像、红外图像进行处理。该专利的不足之处在于：虽相比GPS等定位器而言提高了一定的精准性，但整体系统的鲁棒性较差，同时通讯设备较多增加了成本。

又如中国专利申请号CN202110310823.4，公开日为2021年7月13日，该专利公开了一种基于机器视觉的无人机辅助降落平台及其降落方法，包括承载底座、驱动导轨、滑块、导向板、投影灯、分划板、监控摄像头、主引导灯、辅助引导灯及驱动电路，分划板嵌于承载底座上端面，投影灯嵌于承载底座内，驱动导轨包覆在承载底座外，导向板后端面与滑块前端面铰接，滑块后端面与驱动滑轨滑动连接，导向板前端面设监控摄像头，上端面设辅助引导灯，主引导灯嵌于承载底座上端，驱动电路嵌于承载底座内。其使用方法包括系统预制及降落导引等两个步骤。该专利的不足之处在于：降落平台的结构复杂，需借助多个部件完成对无人机的辅助降落，整体成本高且易受到外界环境干扰导致无人机降落不准确。

发明内容

1、要解决的问题