无人机自动着陆控制系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种适合于小型无人机的自动着陆控制系统，包括飞行控制模块、无线通信模块、摄像模块、图像传输模块和地面控制模块，所述飞行控制模块包括飞行控制单元、传感器单元和电机驱动单元，传感器单元和电机驱动单元分别连接飞行控制单元，所述摄像模块采用CCD传感器和DSP影像处理单元，摄像模块连接飞行控制单元，所述图像传输模块包括图像发送单元和图像接收单元，所述地面控制模块包括地面控制单元、存储单元和上位机，所述图像发送单元连接摄像模块的DSP影像处理单元，图像接收单元连接地面控制单元，地面控制单元分别连接上位机和存储单元。本系统具有成本低、重量轻、安全性好的特点，可实现无人机自主着陆的目标检测和位置判断。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及无人机控制
，特别涉及一种适合于小型无人机的自动着陆控制系统。
技术介绍
目前。无人机在各个领域发挥着越来越重要的作用，人们对无人机飞行的智能化要求也越来越高，但由于无人机在着陆回收上难以控制，限制了无人机的智能化控制。现有的无人机自动着陆控制系统通常采用惯性导航系统、GPS导航系统或两者组合的导航系统来完成，但惯性导航系统设备昂贵，单纯的GPS导航系统精度不高，而且其都不能实现无人机着陆的智能化控制。并且目前的自动着陆控制系统通常集中于大型无人机的研究和设计，而这种控制系统往往成本较高，且重量较大，难以适用于小型无人机。
技术实现思路
本技术的目的在于解决现有技术中存在的上述技术问题，提供一种成本低、重量轻、安全性好，可实现无人机自主着陆的目标检测和位置判断，系统工作稳定可靠的无人机自动着陆控制系统。为解决上述技术问题，本技术采用了以下技术方案：无人机自动着陆控制系统，包括飞行控制模块、无线通信模块、摄像模块、图像传输模块和地面控制模块，所述飞行控制模块包括飞行控制单元、传感器单元和电机驱动单元，传感器单元和电机驱动单元分别连接飞行控制单元，所述传感器单元采用三轴加速度计和三轴陀螺仪，用于对无人机的飞行姿态数据进行采集，所述摄像模块采用CCD传感器和DSP影像处理单元，摄像模块连接飞行控制单元，所述图像传输模块包括图像发送单元和图像接收单元，所述地面控制模块包括地面控制单元、存储单元和上位机，所述图像发送单元连接摄像模块的DSP影像处理单元，图像接收单元连接地面控制单元，地面控制单元分别连接上位机和存储单元；所述无线通信模块包括分别与飞行控制单元和地面控制单元连接的无线通信单元，用于实现飞行控制单元与地面控制单元之间的无线通信。上述技术方案中，进一步地，所述地面控制单元采用DM3730处理器。上述技术方案中，进一步地，所述飞行控制单元包括第一处理器、第二处理器和用于第一处理器与第二处理器之间通信的通信存储单元。上述技术方案中，进一步地，所述第一处理器和第二处理器均采用S3C2440处理器，所述通信存储单元采用双端口IDT70V24存储芯片。本技术所具有的有益效果：1)系统地面控制单元采用DM3730双核处理器分别对无人机的飞行数据和图像数据进行处理，两者之间单独执行，在保证着陆过程中图像识别和处理的情况下，可有效保证同时对无人机飞行姿态和状态的调整，从而实现无人机在自动着陆过程中无人机的安全性。2)飞行控制单元采用两个处理器对无人机进行控制，当其中一个处理器出现故障时，系统自动进行故障的诊断和隔离，并由另一个处理器进行控制，提高了系统的可靠性和安全性。附图说明图1是本技术结构框图。图2是本技术第一处理器与第二处理器之间的控制转换原理框图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本技术作进一步的说明。如图1所述，该无人机自动着陆控制系统包括飞行控制模块、无线通信模块、摄像模块、图像传输模块和地面控制模块，飞行控制模块包括飞行控制单元、传感器单元和电机驱动单元，传感器单元和电机驱动单元分别连接飞行控制单元；摄像模块连接飞行控制单元，用于获取地面上的着陆标识的图像，所述图像传输模块包括图像发送单元和图像接收单元，图像发送单元连接摄像模块，图像接收单元连接地面控制模块，用于将摄像模块采集的图像信息传输到地面控制模块，地面控制模块包括地面控制单元、上位机和存储单元；所述无线通信模块包括分别与飞行控制单元和地面控制模块连接的无线通信单元，用于实现飞行控制单元与地面控制单元之间的无线通信。地面控制模块的上位机向飞行控制模块发送指令，控制摄像模块采集地面图像，并将图像通过图像发送单元发送至地面控制单元，地面控制单元对传回的图像进行处理，检测其中是否含有着陆标识，并从图像中提取出着陆标识信息，得到着陆标识的位置信息。当系统根据采集的着陆标识图像中心点与无人机机体中心点重合时，说明无人机位于着陆标识的正上方，此时地面控制单元将该信息传输至飞行控制单元，由飞行控制单元通过传感器单元检测飞行姿态数据，并对无人机的飞行姿态进行调整，同时控制无人机的电机使其实现在空中悬停，实现无人机在着陆标识处垂直降落。在着陆标识检测方面，以着陆标识为黑色圆盘中心白色H标记为例，其基本原理采用以H中心为圆心检测不同半径圆上灰度值序列的方法，通过对不同半径圆上灰度值序列的采样，得到几列特定的黑白相间的波形，将这些波形分别与理论波形进行比对，最终判定中间的标记是否为H。在系统设置上，可采用在距着陆标识10m左右的高度时即可开启视觉着陆系统。系统识别着陆标识后，解算得到的着陆点位置信息实时显示在上位机的串口终端，目标检测的图像处理信息在系统的便携式监视器上实时显示。本实施例中地面控制单元采用TI公司的DM3730处理器，DM3730处理器是由一个1GHz的ARMCortex-A8核心和一个800MHz的TMS320C64x+DSP核心组成的双核处理器，其中的ARM内核面向应用开发，接口丰富，适用于作为控制系统核心数字处理器，而DSP内核是面向图像处理开发的产品，将ARM核心与DSP核心集成在一块芯片内，不但节省了空间，降低了成本、功耗、体积、重量，也为以后实现ARM管理飞控，DSP管理图像处理的方案提供了理想平台，并且两者硬件独立，执行在ARM中的控制部分不会因为执行在DSP中的视觉处理部分而影响飞行安全。摄像单元采用SONYExviewHADCCDⅡ和SONYEffioDSP影像处理IC芯片组构成的摄像头，其采用的是用FPV专用3P接口。该摄像头采集的视频清晰，便于后期对图像的处理，适用于对着陆标识的检测；并且其重量较轻，可满足小型无人机的载重限制。同时，该摄像头支持9～16V的电压输入，可使用包括微小型飞行器上广泛使用的三芯、四芯锂聚合物电池，十分适合飞行器电源电压不稳定的工作环境，有效避免了因电压不稳引起的画面干扰或中断等问题。图像发送单元采用TS353无线图传发射芯片，图像接收单元采用RC805无线图传接收芯片，其具有5.8G传输频率，抗干扰能力强，支持8通道，传输距离可达3500m，并且TS353芯片重量轻，可满足小型无人机的载重限制。无线通信单元采用SV6500无线传输芯片，其传输速率可达1MB/s，能够很好地满足飞行控制单元与地面控制单元之间的无线通信要求。地面控制模块中的存储单元采用高速SD卡记录飞行数据和图像信息，用于对数据的离线分析。本实施例中，飞行控制单元包括第一处理器和第二处理器，第一处理器和第二处理器之间通过一通信存储单元进行数据的传输和通信。第一处理器和第二处理器均采用SAMSUNG公司的S3C2440处理器，其主频可达400MHz，外扩64MB的SDRAM作为内存，8路12位的A/D、D/A模块完成模拟量与数字量的转换，7路串口通信可完成RS232、RS422、RS485不同标准的任务设备与处理器之间的通信，30路离散量I/O可设置输入输出。第一处理器和第二处理器之间采用双端口RAM实现处理器之间的通信。双端口RAM是一种高速的并行传输芯片，具有两套I/O口和竞争裁决电路，可以同时联接两个处理器，通过双端口RAM可以实现双处理器之间通信。本实施例中，数本文档来自技高网...

【技术保护点】
无人机自动着陆控制系统，其特征在于：包括飞行控制模块、无线通信模块、摄像模块、图像传输模块和地面控制模块，所述飞行控制模块包括飞行控制单元、传感器单元和电机驱动单元，传感器单元和电机驱动单元分别连接飞行控制单元，所述传感器单元采用三轴加速度计和三轴陀螺仪，用于对无人机的飞行姿态数据进行采集，所述摄像模块采用CCD传感器和DSP影像处理单元，摄像模块连接飞行控制单元，所述图像传输模块包括图像发送单元和图像接收单元，所述地面控制模块包括地面控制单元、存储单元和上位机，所述图像发送单元连接摄像模块的DSP影像处理单元，图像接收单元连接地面控制单元，地面控制单元分别连接上位机和存储单元；所述无线通信模块包括分别与飞行控制单元和地面控制单元连接的无线通信单元，用于实现飞行控制单元与地面控制单元之间的无线通信。

【技术特征摘要】
1.无人机自动着陆控制系统，其特征在于：包括飞行控制模块、无线通信模块、摄像模块、图像传输模块和地面控制模块，所述飞行控制模块包括飞行控制单元、传感器单元和电机驱动单元，传感器单元和电机驱动单元分别连接飞行控制单元，所述传感器单元采用三轴加速度计和三轴陀螺仪，用于对无人机的飞行姿态数据进行采集，所述摄像模块采用CCD传感器和DSP影像处理单元，摄像模块连接飞行控制单元，所述图像传输模块包括图像发送单元和图像接收单元，所述地面控制模块包括地面控制单元、存储单元和上位机，所述图像发送单元连接摄像模块的DSP影像处理单元，图像接收单元连接地面控制单元，地面控制单元分别...

【专利技术属性】
技术研发人员：周冲，侯广明，
申请(专利权)人：青海北斗开阳航空科技有限公司，
类型：新型
国别省市：青海;63