無人船艦載平臺的無人機圖像引導降落方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種無人船艦載平臺的無人機圖像引導降落方法，在無人機上安裝相互連接的機載控制器和圖像掃描儀，圖像掃描儀位于無人機底部，在無人船上安裝相互連接艦載控制器和圖像顯示屏，圖像顯示屏位于艦載平臺上，機載控制器和艦載控制器之間可以交互信息，當機載控制器接收到自動降落指令后，通過圖像引導降落方法實現(xiàn)無人機準確降落到無人船艦載平臺上。該方法能克服無人船艦載平臺的晃動，將無人機安全可靠的引導降落在目標區(qū)域。
【專利說明】
無人船艦載平臺的無人機圖像弓I導降落方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種無人機降落方法，具體涉及一種無人船艦載平臺的無人機圖像引導降落方法。
【背景技術(shù)】
[0002]無人船在未來水域應用前景廣闊，但是其垂向機動作業(yè)功能有限，需要攜帶無人機進行功能性補充。目前大多數(shù)艦載無人機降落過程需要近距離人工遙控完成，不適于無人船攜帶無人機遠洋工作情景，尤其如何將無人機自動降落到無人船艦載平臺上尚無先例。常規(guī)的無人機引導降落方法(GPS引導)在陸地目標區(qū)域效果良好，但難以適應晃動的無人船艦載系統(tǒng)，因為最后階段目標區(qū)域存在橫縱搖動，并有信息誤差的存在，無法實現(xiàn)無人機精準降落，而且也無法在不同高度和速度進行精確指導。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明目的在于提供一種無人船艦載平臺的無人機圖像引導降落方法，該方法能克服無人船艦載平臺的晃動，將無人機安全可靠的引導降落在目標區(qū)域。
[0004]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
一種無人船艦載平臺的無人機圖像引導降落方法，在無人機上安裝(通過線纜)相互連接的機載控制器和圖像掃描儀，圖像掃描儀位于無人機(中心軸)底部，在無人船上安裝(通過線纜)相互連接艦載控制器和圖像顯示屏，圖像顯示屏位于艦載平臺上，機載控制器和艦載控制器之間可以(通過各自的無線板卡)交互信息，當機載控制器接受到降落指令后，步驟如下:
1)艦載控制器調(diào)節(jié)圖像顯示屏為大號圖形；
2)圖像掃描儀接收大號圖形的圖像信息并傳送給機載控制器；
3)機載控制器解析圖像數(shù)據(jù)，得到圖像詳細信息，包括大小、坐標和角度；
4)機載控制器根據(jù)圖像詳細信息計算出無人機相對艦載平臺的姿態(tài)信息，并得到偏差量，包括水平偏移量、偏航角、高度，實時傳送給艦載控制器；
5)機載控制器根據(jù)姿態(tài)信息和偏差量生成動作指令，調(diào)整無人機位置，使其(快速)靠近艦載平臺；
6)艦載控制器實時讀取高度信息，當高度低于大號閾值時，調(diào)節(jié)圖像顯示屏為中號圖形，并給機載控制發(fā)指令提示圖像顯示屏為中號圖形；
7)圖像掃描儀接收中號圖形的圖像信息，并傳送給機載控制器；
8)機載控制器解析圖像數(shù)據(jù)，得到圖像詳細信息，包括大小、坐標和角度；
9)機載控制器根據(jù)圖像詳細信息計算出無人機相對艦載平臺的姿態(tài)信息，并得到偏差量，包括水平偏移量、偏航角、高度，實時傳送給艦載控制器；
10)機載控制器根據(jù)姿態(tài)信息生成動作指令，調(diào)整無人機位置，使其(中速)靠近艦載平臺； 11)艦載控制器實時讀取高度信息，當高度低于中號閾值時，調(diào)節(jié)圖像顯示屏為小號圖形，并給機載控制器發(fā)指令提示圖像顯示屏為小號圖形；
12)圖像掃描儀接收小號圖形的圖像信息，并傳送給機載控制器；
13)機載控制器解析圖像數(shù)據(jù)，得到圖像詳細信息，包括大小、坐標和角度；
14)機載控制器根據(jù)圖像詳細信息計算出無人機相對艦載平臺的姿態(tài)信息，并得到偏差量，包括水平偏移量、偏航角、高度，實時傳送給艦載控制器；
15)機載控制器根據(jù)姿態(tài)信息生成動作指令，調(diào)整無人機位置，使其(緩慢)靠近艦載平臺，直至無人機準確降落到無人船艦載平臺上(偏差量在允許范圍內(nèi))，向艦載控制器發(fā)送結(jié)束引導指令；
16)艦載控制器接到引導結(jié)束指令后，停止引導。
[0005]進一步地，大號圖形、中號圖形和小號圖形均為網(wǎng)格狀且網(wǎng)格逐漸變多、變小，相鄰網(wǎng)格之間采用不同顏色的色塊進行區(qū)分。
[0006]進一步地，圖像掃描儀的掃描中心垂直向下，以正負10到20度的掃描范圍向下搜索圖像。
[0007]進一步地，無人機從高到低每次降落速度依次減小。
[0008]進一步地，圖像顯不屏為LED電子顯不屏。
[0009]本發(fā)明有益效果是:
1.無人船艦載平臺的圖像為可調(diào)，為無人機不同高度掃描提供了便利，使其適應于降落于更小的艦載平臺；艦載控制器和機載控制器協(xié)調(diào)工作，確保機頭和船頭方向的一致，弓丨導無人機精準降落到緊固平臺上;無人機通過三次引導調(diào)整飛行姿態(tài)和降落位置，克服了艦載平臺不穩(wěn)定晃動，抵消艦載平臺的橫搖和縱搖，提高無人機降落的安全性。
[0010]2.采用簡單的網(wǎng)格狀，便于掃描分析；網(wǎng)格通過色塊區(qū)分，便于識別；圖像依次被分隔為更小的網(wǎng)格，高度越低則定位信息越詳細。
[0011]3.無人機根據(jù)可以圖像分辨率實時調(diào)整飛行速度(從高到低每次降落速度依次減小，g卩，分辨率越高、速度越慢)，使其更加快速和更加精準的降落于無人船艦載平臺上，便于后續(xù)充電等操作，降落時不會劇烈撞擊。
[0012]4.LED電子顯示屏亮度和顏色可調(diào)節(jié)，適用于多種降落狀況(如，白天、多霧等天氣)。
【附圖說明】
[0013]圖1是無人機降落于無人船艦載平臺的示意圖。
[0014]圖2是本發(fā)明的方法流程圖。
[0015]圖3是本發(fā)明中用到的大號圖形。
[0016]圖4是本發(fā)明中用到的中號圖形。
[0017]圖5是本發(fā)明中用到的小號圖形。
[0018]圖中:1-無人船;2-無人機;3-圖像掃描儀;4-圖像顯不屏；5-艦載平臺；6-機載控制器;7-艦載控制器。
【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的說明。
[0020]—種無人船艦載平臺的無人機圖像引導降落方法，如圖1所示，在無人機2上安裝(通過線纜)相互連接的機載控制器6和圖像掃描儀3，圖像掃描儀3位于無人機2(中心軸)底部，在無人船I上安裝(通過線纜)相互連接艦載控制器7和圖像顯示屏4，圖像顯示屏4位于艦載平臺5上，機載控制器6和艦載控制器7之間可以(通過各自的無線板卡)交互信息，如圖2所示，當機載控制器6接受到降落指令后(本實施例中，當無人機2距離艦載平臺5高度小于5m時，機載控制器6接收到降落指令)，步驟如下:
1)艦載控制器7調(diào)節(jié)圖像顯示屏4為大號圖形；
2)圖像掃描儀3接收大號圖形的圖像信息并傳送給機載控制器6;
3)機載控制器6解析圖像數(shù)據(jù)，得到圖像詳細信息，包括大小、坐標和角度；
4)機載控制器6根據(jù)圖像詳細信息計算出無人機2相對艦載平臺5的姿態(tài)信息，并得到偏差量，包括水平偏移量、偏航角、高度，實時傳送給艦載控制器7;
5)機載控制器6根據(jù)姿態(tài)信息和偏差量生成動作指令，調(diào)整無人機2位置，使其(快速)靠近艦載平臺5;
6)艦載控制器7實時讀取高度信息，當高度低于大號閾值時，調(diào)節(jié)圖像顯示屏4為中號圖形，并給機載控制發(fā)指令提示圖像顯示屏4為中號圖形；
7)圖像掃描儀3接收中號圖形的圖像信息，并傳送給機載控制器6;
8)機載控制器6解析圖像數(shù)據(jù)，得到圖像詳細信息，包括大小、坐標和角度；
9)機載控制器6根據(jù)圖像詳細信息計算出無人機2相對艦載平臺5的姿態(tài)信息，并得到偏差量，包括水平偏移量、偏航角、高度，實時傳送給艦載控制器7;
10)機載控制器6根據(jù)姿態(tài)信息生成動作指令，調(diào)整無人機2位置，使其(中速)靠近艦載平臺5;
11)艦載控制器7實時讀取高度信息，當高度低于中號閾值時，調(diào)節(jié)圖像顯示屏4為小號圖形，并給機載控制器6發(fā)指令提示圖像顯示屏4為小號圖形；
12)圖像掃描儀3接收小號圖形的圖像信息，并傳送給機載控制器6;
13)機載控制器6解析圖像數(shù)據(jù)，得到圖像詳細信息，包括大小、坐標和角度；
14)機載控制器6根據(jù)圖像詳細信息計算出無人機2相對艦載平臺5的姿態(tài)信息，并得到偏差量，包括水平偏移量、偏航角、高度，實時傳送給艦載控制器7;
15)機載控制器6根據(jù)姿態(tài)信息生成動作指令，調(diào)整無人機2位置，使其(緩慢)靠近艦載平臺5，直至無人機2準確降落到無人船I艦載平臺5上(偏差量在允許范圍內(nèi))，向艦載控制器7發(fā)送結(jié)束引導指令；
16)艦載控制器7接到引導結(jié)束指令后，停止引導。
[0021]無人船艦載平臺5的圖像為可調(diào)，為無人機2不同高度掃描提供了便利，使其適應于降落于更小的艦載平臺5;艦載控制器7和機載控制器6協(xié)調(diào)工作，確保機頭和船頭方向的一致，引導無人機2精準降落到緊固平臺上;本引導降落方法能使無人機2克服艦載平臺5不穩(wěn)定晃動，抵消艦載平臺5的橫搖和縱搖，提高無人機2降落的安全性。
[0022]如圖3至圖5所示，在本實施例中，大號圖形、中號圖形和小號圖形均為網(wǎng)格狀且網(wǎng)格逐漸變多、變小，相鄰網(wǎng)格之間采用不同顏色的色塊進行區(qū)分。采用簡單的網(wǎng)格狀，便于掃描分析；網(wǎng)格通過色塊區(qū)分，便于識別；圖像依次被分隔為更小的網(wǎng)格，高度越低則定位信息越詳細。
[0023]在本實施例中，圖像掃描儀3的掃描中心垂直向下，以正負10到20度的掃描范圍向下搜索圖像。
[0024]在本實施例中，無人機2從高到低每次降落速度依次減小。無人機2根據(jù)可以圖像分辨率實時調(diào)整飛行速度(從高到低每次降落速度依次減小，即，分辨率越高、速度越慢)，使其更加快速和更加精準的降落于無人船I艦載平臺5上，便于后續(xù)充電等操作，降落時不會劇烈撞擊。
[0025]如圖1所不，在本實施例中，圖像顯不屏4為LED電子顯不屏。LED電子顯不屏殼度和顏色可調(diào)節(jié)，適用于多種降落狀況(如，白天、多霧等天氣)。
[0026]應當理解的是，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進或變換，而所有這些改進和變換都應屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種無人船艦載平臺的無人機圖像引導降落方法，其特征在于:在無人機上安裝相互連接的機載控制器和圖像掃描儀，圖像掃描儀位于無人機底部，在無人船上安裝相互連接艦載控制器和圖像顯示屏，圖像顯示屏位于艦載平臺上，機載控制器和艦載控制器之間可以交互信息，當機載控制器接受到降落指令后，步驟如下， 1)艦載控制器調(diào)節(jié)圖像顯示屏為大號圖形； 2)圖像掃描儀接收大號圖形的圖像信息并傳送給機載控制器； 3)機載控制器解析圖像數(shù)據(jù)，得到圖像詳細信息，包括大小、坐標和角度； 4)機載控制器根據(jù)圖像詳細信息計算出無人機相對艦載平臺的姿態(tài)信息，并得到偏差量，包括水平偏移量、偏航角、高度，實時傳送給艦載控制器； 5)機載控制器根據(jù)姿態(tài)信息和偏差量生成動作指令，調(diào)整無人機位置，使其靠近艦載平臺； 6)艦載控制器實時讀取高度信息，當高度低于大號閾值時，調(diào)節(jié)圖像顯示屏為中號圖形，并給機載控制發(fā)指令提示圖像顯示屏為中號圖形； 7 )圖像掃描儀接收中號圖形的圖像信息，并傳送給機載控制器； 8)機載控制器解析圖像數(shù)據(jù)，得到圖像詳細信息，包括大小、坐標和角度； 9)機載控制器根據(jù)圖像詳細信息計算出無人機相對艦載平臺的姿態(tài)信息，并得到偏差量，包括水平偏移量、偏航角、高度，實時傳送給艦載控制器； 10)機載控制器根據(jù)姿態(tài)信息生成動作指令，調(diào)整無人機位置，使其靠近艦載平臺； 11)艦載控制器實時讀取高度信息，當高度低于中號閾值時，調(diào)節(jié)圖像顯示屏為小號圖形，并給機載控制器發(fā)指令提示圖像顯示屏為小號圖形； 12)圖像掃描儀接收小號圖形的圖像信息，并傳送給機載控制器； 13)機載控制器解析圖像數(shù)據(jù)，得到圖像詳細信息，包括大小、坐標和角度； 14)機載控制器根據(jù)圖像詳細信息計算出無人機相對艦載平臺的姿態(tài)信息，并得到偏差量，包括水平偏移量、偏航角、高度，實時傳送給艦載控制器； 15)機載控制器根據(jù)姿態(tài)信息生成動作指令，調(diào)整無人機位置，使其靠近艦載平臺，直至無人機準確降落到無人船艦載平臺上，向艦載控制器發(fā)送結(jié)束引導指令； 16)艦載控制器接到引導結(jié)束指令后，停止引導。2.如權(quán)利要求1所述的無人船艦載平臺的無人機圖像引導降落方法，其特征在于:大號圖形、中號圖形和小號圖形均為網(wǎng)格狀且網(wǎng)格依次變多、變小，相鄰網(wǎng)格之間采用不同顏色的色塊進行區(qū)分。3.如權(quán)利要求1所述的無人船艦載平臺的無人機圖像引導降落方法，其特征在于:掃描儀的掃描中心垂直向下，以正負1到20度的掃描范圍向下搜索圖像。4.如權(quán)利要求1所述的無人船艦載平臺的無人機圖像引導降落方法，其特征在于:無人機從高到低每次降落速度依次減小。5.如權(quán)利要求1所述的無人船艦載平臺的無人機圖像引導降落方法，其特征在于:圖像顯不屏為LED電子顯不屏。
【文檔編號】G05D1/10GK105843242SQ201610253589
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年4月22日
【發(fā)明人】劉飛, 張保平, 楊詠林, 李剛, 池曉陽, 張?zhí)靷b
【申請人】四方繼保（武漢）軟件有限公司