[发明专利]事故处置飞行器自主续航方法及其系统

权利要求书

1.事故处置飞行器自主续航方法，其特征在于，包括：

获取飞行器当前位置的飞行参数，所述飞行参数包括飞行器的经纬度、飞行高度、飞行姿态、飞行器的电量及飞行器所在环境的环境图像；

根据所述飞行参数，计算飞行器所在环境中障碍物和陆地机器人在世界坐标系下的位置坐标及飞行器降落至陆地机器人上所需用电量；

当飞行器的电量小于等于用电量时，控制飞行器和陆地机器人相对运动，直至飞行器与陆地机器人处于同一垂直平面；

当飞行器下降至与陆地机器人的相对距离等于设定距离时，控制陆地机器人与飞行器对接，并对飞行器进行充电；

所述陆地机器人在世界坐标系下的位置坐标的计算方法包括：

以陆地机器人作为质点，则陆地机器人相对于飞行器的相对位置坐标r_k(x_k,y_k,z_k)为：

x_k＝(u-u₀)·z_k/f_x

y_k＝(v-v₀)·Z_k/f_y

Z_k＝d/S

其中，f_х，f_у分别为x，y轴的焦距；u₀，v₀为环境图像平面的中心点；d为视觉飞行器的高度；s为环境图像的缩放系数；

计算陆地机器人在世界坐标系下的坐标r_o＝(x,y,z,1)：

其中，R_k为3×3的旋转矩阵；p_k为3×1的平移矩阵。

2.根据权利要求1所述的事故处置飞行器自主续航方法，其特征在于，还包括当飞行器与陆地机器人处于同一垂直平面后，获取飞行器下方陆地机器人的图像；

判断陆地机器人上的平行线平台是否位于图像的正中间：若是，则控制飞行器下降，否则，调整飞行器的飞行姿态，直至陆地机器人上的平行线平台位于图像的正中间。

3.根据权利要求1所述的事故处置飞行器自主续航方法，其特征在于，还包括当陆地机器人与飞行器对接后，判断飞行器与陆地机器人的相对距离是否等于飞行器设定静默距离，若是，则控制飞行器处于静默状态。

4.根据权利要求3所述的事故处置飞行器自主续航方法，其特征在于，还包括判断飞行器的电量是否已充满，当飞行器的电量已充满，控制飞行器解除静默状态，并离开陆地机器人继续执行任务。

5.根据权利要求1-4任一所述的事故处置飞行器自主续航方法，其特征在于，旋转矩阵R_k的计算公式为：

其中，θ、Φ、ψ分别为飞行器的偏航角，俯仰角和滚转角，c_ψ为cosψ，s_ψ为sinψ；c_θ为cosθ，s_θ为sinψ；c_φ为cosΦ，S_φ为sinΦ。

6.一种用于实现权利要求1-5任一所述的事故处置飞行器自主续航方法的系统，其特征在于：包括用于事故处置的飞行器和用于与所述飞行器进行通信的陆地机器人；

所述飞行器包括：运动传感器，用于实时采集飞行器在X、Y、Z三个方向上表征飞行器的飞行姿态的加速度、滚转角、俯仰角和偏航角；定位设备，用于采集飞行器所在的经纬度和高度；电池管理设备，用于实时监测飞行器的电池电量；图像采集传感器，用于实时采集飞行器所在环境的环境图像及飞行器与陆地机器人处于同一垂直平面时，采集飞行器正下方的图像；

图像处理器，与所述图像采集传感器连接，用于处理图像采集传感器采集的图像；以及飞行器控制器，在飞行器的电量低于用电量时，用于控制飞行器相对陆地机器人运动，并调整飞行器的飞行姿态，及飞行器与陆地机器人间的距离为飞行器设定静默距离时，控制飞行器处于静默状态；所述运动传感器、定位设备、电池管理设备、图像处理器和通信模块均与飞行器控制器连接；

所述陆地机器人包括：充电管理设备，与中央处理器连接，用于给飞行器提供续航所需的电量；中央处理器，根据飞行参数计算障碍物与陆地机器人在世界坐标系下的位置坐标及飞行器降落在陆地机器人上所需时间和用电量；当飞行器的电量低于用电量时，通过运动控制器控制陆地机器人相对飞行器运动，及控制陆地机器人的机械臂控制器伸出机械臂与飞行器对接；所述中央处理器通过通信设备、通信模块与控制器进行通信。