一种融合视觉的多旋翼无人机专用降落控制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种融合视觉的多旋翼无人机专用降落控制方法及装置，该方法包括：在降落过程中，当无人机下降到靶标区域上方预设高度的位置时，通过相机采集包括所述靶标区域的图像；分割出所述图像中的靶标区域；在地理坐标系下，计算所述无人机与所述靶标区域之间的位置偏差值；根据所述位置偏差值控制所述无人机的移动方向和移动速度，通过相机和定位模块的辅助实现对多旋翼无人机的精准降落控制，相较于现有的无人机降落控制装置，降落精度更高、飞行稳定性更好，且基本能够满足降落的实时性要求，从而解决了现有无人机降落控制装置降落精度低、飞行稳定性差、难以准确降落到停机坪的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种融合视觉的多旋翼无人机专用降落控制方法及装置
本申请涉及无人机控制领域，尤其涉及一种融合视觉的多旋翼无人机专用降落控制方法及装置。
技术介绍
多旋翼无人机因为其稳定可靠的特性而在军事领域和民用领域中被广泛使用，如电力巡检、空投补给、天气预报等。多旋翼无人机自主着陆是评估无人机性能的关键指标。受全球定位系统GPS精度、地面复杂环境等因素的影响，多旋翼无人机难以准确、安全地自动降落在分布式机场上。现有的飞行控制系统是以外环位置控制+内环姿态控制为基础的两闭环串级控制方式，采用GPS反馈位置信息，并与设定的经纬度进行对比，实现位置闭环控制。现有飞行控制系统存在降落精度低、飞行稳定性差、过渡过程时间长等问题。
技术实现思路
本申请实施例提供了一种融合视觉的多旋翼无人机专用降落控制方法、装置、存储介质及无人机，可以解决相关技术中基于GPS坐标控制无人机降落存在的精度低的问题。所述技术方案如下：第一方面，本申请实施例提供了一种融合视觉的多旋翼无人机专用降落控制方法，所述方法包括：在降落过程中，当无人机下降到靶标区域上方预设高度的位置时，通过相机采集包括靶标区域的图像；分割出所述图像中的靶标区域；在地理坐标系下，计算所述无人机与所述靶标区域之间的位置偏差值；根据所述位置偏差值控制所述无人机的移动方向和移动速度。第二方面，本申请实施例提供了一种融合视觉的多旋翼无人机专用降落控制装置，所述装置包括：获取单元，用于在降落过程中，当无人机下降到靶标区域上方预设高度的位置时，通过相机采集包括所述靶标区域的图像；分割单元，用于分割出所述图像中的靶标区域；计算单元，用于在地理坐标系下，计算所述无人机与所述靶标区域之间的位置偏差值；控制单元，用于根据所述位置偏差值控制所述无人机的移动方向和移动速度。本申请一些实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：改进现有无人机的降落控制系统，形成三闭环的串级控制系统；定义无人机的坐标系统以及坐标系之间的转换关系；设计从降落区域靶标图像中分割靶标的算法，获得地理坐标系下无人机的中心与靶标的中心的位置偏差；构建速度控制回路，设计根据位置偏差分配指定速度的速度分段模块和速度控制器。相较于现有的两闭环串级飞行控制系统。本申请以原有控制系统的姿态闭环控制回路为内环，增设速度闭环控制回路为中间环，增设融合视觉的位置闭环控制回路为外环，形成三闭环的专用降落控制系统，有效减少了无人机降落的位置偏差，同时提高了无人机的飞行稳定性，减少了过渡过程时间，基本满足降落定位的实时性要求，解决了现有飞行控制系统降落精度低，飞行稳定性差，过渡过程时间长等问题。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本申请实施例提供的网络结构图；图2是本申请实施例提供的一种融合视觉的多旋翼无人机专用降落控制方法的流程示意图；图3是本申请提供的四个坐标系的示意图；图4是本申请实施例提供的一种融合视觉的多旋翼无人机专用降落控制装置的结构示意图；图5是本申请实施例提供的一种无人机的结构示意图。具体实施方式为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施例方式作进一步地详细描述。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。参见图1，为本申请实施例提供的一种网络架构图，本申请的网络架构包括：无人机11、飞行控制系统12和停机坪13。其中，无人机11和飞行控制系统12之间的通信的方式可以是无线通信方式，无线通信方式包括但不限于：WIFI网络、蜂窝数据网络或射频网络，例如：无人机11和飞行控制系统内置有5G模块，无人机11基于5G网络与飞行控制系统12之间进行通信。飞行控制系统12可以是手机、平板电脑、个人电脑或其他设备，本申请实施例不作限制。飞行控制系统12用于向无人机发送控制指令，以控制无人机11进行飞行，控制指令携带移动方向、移动速度和移动高度等参数；同时飞行控制系统12也可以向无人机11发送降落指令，无人机11接收到降落指令后，无人机11接管降落过程，根据内置的降落装置控制无人机11降落到停机坪上。停机坪13设置有靶标区域，如图1中的十字型区域，无人机11内置有相机，无人机11通过相机采集的图像和降落装置采集的坐标、速度和移动方向等运动参数控制无人机11降落到停机坪13的靶标区域中。基于图1的网络架构，请参见图2，为本申请实施例提供的一种融合视觉的多旋翼无人机专用降落控制方法的流程示意图。如图2所示，本申请实施例的所述方法可以包括以下步骤：S201、在降落过程中，当无人机下降到靶标区域上方预设高度的位置时，通过相机采集包括靶标区域的图像。其中，无人机11接收到飞行控制系统的降落指令时，无人机内置的降落装置接管无人机的降落过程，降落装置实时获取自身的坐标，获取坐标的方式可以是通过GPS、北斗卫星定位系统或其他定位方式获取自身的坐标，根据当前坐标和靶标区域的坐标，控制无人机向停机坪的方向移动。当无人机距离靶标区域上方的高度达到预设高度时，例如：监测到无人机达到靶标区域上方10米时，通过相机采集包括靶标区域的图像，以便辅助视觉控制无人机降落到停机坪上。降落装置通过相机周期性的采集包括靶标区域的图像。S202、分割出所述图像中的靶标区域。其中，图像中包括靶标区域的像素，分割指的是从图像中分割出表示靶标区域的像素。分割的方法可以是首先对图像进行预处理，然后采用OTSU大津算法对预处理后的图像进行分割得到图像中表示靶标区域的像素。在一种可能的实施方式中，相机采集到的图像为彩色图像，对图像进行预处理的过程包括：将彩色的图像进行灰度均匀化处理得到灰度图像，对灰度图像进行灰度直方图均衡化处理，然后将均衡化处理后的图像进行高斯滤波抑制灰度图像中的噪声，以得到最终的灰度图像。高斯滤波的方法包括：选择一个高斯模板，利用高斯模板扫描灰度图像中的每一个像素，确定邻域内像素本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种融合视觉的多旋翼无人机专用降落控制方法，其特征在于，包括：/n在降落过程中，当无人机下降到靶标区域上方预设高度的位置时，通过相机采集包括所述靶标区域的图像；/n分割出所述图像中的靶标区域；/n在地理坐标系下，计算所述无人机与所述靶标区域之间的位置偏差值；/n根据所述位置偏差值控制所述无人机的移动方向和移动速度。/n

【技术特征摘要】
1.一种融合视觉的多旋翼无人机专用降落控制方法，其特征在于，包括：
在降落过程中，当无人机下降到靶标区域上方预设高度的位置时，通过相机采集包括所述靶标区域的图像；
分割出所述图像中的靶标区域；
在地理坐标系下，计算所述无人机与所述靶标区域之间的位置偏差值；
根据所述位置偏差值控制所述无人机的移动方向和移动速度。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
在常规飞行过程中，接收来自飞行控制系统的控制指令；
基于所述控制指令控制所述无人机飞行。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分割出所述图像中的靶标区域，包括：
对所述图像进行预处理；
采用OTSU对预处理后的图像进行分割处理得到靶标区域。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在地理坐标系下，计算所述无人机与所述靶标区域之间的位置偏差值，包括：
绘制所述靶标区域的最小外接矩形，以及根据所述最小外接矩形的四个顶点坐标计算所述靶标区域在图像坐标系下的中心坐标；
计算所述图像在图像坐标系下的中心坐标；
将所述靶标区域和所述图像在图像坐标系下的中心坐标转换为在地理坐标下的中心坐标；
获取所述无人机在地理坐标系下的中心坐标；
计算在地理坐标系下所述无人机的中心点坐标和所述靶标区域的中心点坐标之间的位置偏差值。


5.根据权利要求3所述的方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟映春，郑海阳，熊勇良，罗志勇，
申请(专利权)人：广州优飞信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44