[发明专利]用于无人机自主降落的视觉辅助装置及视觉辅助方法

权利要求书

1.用于无人机自主降落的视觉辅助装置，其特征在于，包括：

安装在无人机头部位置的两轴转台；

与两轴转台相连的转台电机，用于驱动两轴转台运动；

与转台电机相连的电源模块；

与电源模块相连的单目定焦相机、视觉辅助信息处理模块和信息存储模块，所述单目定焦相机与视觉辅助信息处理模块相连，所述视觉辅助信息处理模块分别与信息存储模块和无人机飞行控制系统相连，所述信息存储模块用于存储视觉辅助信息处理模块输出的视频编码信息；

所述转台电机、电源模块、单目定焦相机、视觉辅助信息处理模块和信息存储模块均固定在两轴转台上；

视觉辅助信息处理模块包括：着陆轨迹重规划模块、数据对比器、信息过滤器、基于图像控制的计算机视觉处理器、基于位置控制的计算机视觉处理器、第一反馈修正器、第二反馈修正器、信息融合参数提取器和RS485通讯接口；

所述基于图像控制的计算机视觉处理器与第一反馈修正器相连，基于位置控制的计算机视觉处理器与第二反馈修正器相连；无人机飞行控制系统与数据对比器、单目定焦相机、信息过滤器、第二反馈修正器、信息融合参数提取器、着陆轨迹重规划模块、基于图像控制的计算机视觉处理器相连；信息融合参数提取器分别与第一反馈修正器、无人机机载传感器、数据对比器、单目定焦相机、信息过滤器、第二反馈修正器相连；着陆轨迹重规划模块分别与无人机机载传感器、数据对比器、单目定焦相机、信息过滤器均相连；所述视觉辅助信息处理模块与无人机飞行控制系统通过RS485通讯接口相连，实现两者之间的数据通信。

2.根据权利要求1所述的用于无人机自主降落的视觉辅助装置，其特征在于，所述电源模块为转台电机和单目定焦相机提供12V电源。

3.根据权利要求1所述的用于无人机自主降落的视觉辅助装置，其特征在于，所述电源模块为视觉辅助信息处理模块和信息存储模块提供5V电源。

4.根据权利要求1所述的用于无人机自主降落的视觉辅助装置，其特征在于，所述视觉辅助信息处理模块采用四核CortexA9作为处理核心芯片，电压5V。

5.根据权利要求1所述的用于无人机自主降落的视觉辅助装置，其特征在于，所述信息存储模块采用三星MB-MP32D进行储存，电压5V。

6.如权利要求1所述的用于无人机自主降落的视觉辅助装置的视觉辅助方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)将信息数据库与历史评估后的数据输入至视觉辅助信息处理模块中，同时着陆航迹重规划模块利用知识库以及从无人机机载传感器、数据对比器、单目定焦相机、信息过滤器中获取的原始信息对无人机的着陆轨迹进行实时修正；

(2)将无人机机载传感器获取的惯导信息、GPS信息、星光信息传输给信息融合参数提取器，同时将数据对比器获取的参考信息、单目定焦相机获取的视觉信息、信息过滤器获取的参考信息传输给信息融合参数提取器；

(3)基于图像控制的计算机视觉处理器获取无人机的图像信息并将其转换为基于图像的视觉控制信号，同时将该基于图像的视觉控制信号传输给第一反馈修正器，第一反馈修正器再将该基于图像的视觉控制信号传输给信息融合参数提取器；

(4)基于位置控制的计算机视觉处理器获取无人机的位置信息并将其转换为基于位置的视觉控制信号，同时将该基于位置的视觉控制信号传输给第二反馈修正器，第二反馈修正器再将该基于位置的视觉控制信号传输给信息融合参数提取器；

(5)信息融合参数提取器通过对接收到的惯导信息、GPS信息、星光信息、参考信息、视觉信息、参考信息进行信息整合，对整合出的融合参数进行分析、学习与判别，解析出无人机飞行控制系统用于飞行管理控制的参数，并通过RS485通讯接口与无人机自主降落飞行控制模块进行通讯，辅助无人机飞行控制系统针对不同的降落阶段划分完成相应的控制工作；

(6)最后无人机飞行控制系统利用视觉辅助装置提供的信息，结合非线性控制与无人机姿态更新，控制无人机中的舵机完成无人机自主降落的所有工作。

7.根据权利要求6所述的用于无人机自主降落的视觉辅助装置的视觉辅助方法，其特征在于，步骤(1)中，原始信息指的是：无人机机载传感器获取的惯导信息、GPS信息、星光信息，以及数据对比器获取的参考信息、单目定焦相机获取的视觉信息、信息过滤器获取的参考信息。

8.根据权利要求6所述的用于无人机自主降落的视觉辅助装置的视觉辅助方法，其特征在于，步骤(5)中，降落阶段划分为感知进近、下滑对准、拉平着陆和滑跑制动。