[发明专利]无人直升飞机视觉导引的关键技术

说明书

视觉导引的第一个阶段是，无人驾驶直升飞机已经由其他导航方式导航归到舰船附近，在此前提下开始导引；首先要做的是，控制载有摄像机的云台，旋转到一个初始位置，打开摄像机，采集第一幅图像；然后对获取到的图像做去除噪声，分割等预处理；图像预处理完成后，在图像中识别辅助降落标志，如若识别到降落标志，并且辅助降落标志不在图像的边缘，则跟踪辅助降落标志，并采高度计测量的高度，陀螺仪测得的无人驾驶直升飞机的姿态角和云台旋转角度及俯仰角度信息和摄像机的焦距信息，结合图片上辅助降落标志中心位置、大小和指向信息，就可计算出无人驾驶直升飞机与舰船的相对距离和无人驾驶直升飞机中轴相对舰船中轴偏离的角度信息。

技术领域

本发明中的无人驾驶直升飞机着舰过程中的视觉导引，无人驾驶直升飞机着舰主要有以下两个特点：第一，由于无人直升机一般布置在中小型舰艇上，空间有限，因而着降区域比较小；第二，舰艇处于运动状态，这种运动不只是舰船动力所控制的运动，还有风浪引起的舰船不规则运动。

背景技术

近年来，舰载无人直升机的导航、导引方式的研究都得到了各国的支持；针对无人驾驶直升飞机的着舰导引，开展了GPS导引，视觉导引，雷达导引，GPS/视觉组合导引方式的研究；GPS导引作为发展比较成熟的导航方式，其全球覆盖这个无可比拟的优势让其最早作为无人驾驶直升飞机导引方式的研究对象，各国已有很多成功范例，但GPS也有个致命缺点，众所周知，GPS是依靠接受导航卫星发射的信号来实现导航的，接收的电磁信号在战时容易受干扰，因此其战时的安全性无法保障；雷达导引，作为最成熟的导航技术，高空探测运行良好，这一技术有一定的角度和高度限制，对于降落中的直升机，考虑到降落平台是运动的，如运动中的舰船，这将不能保证导引的全程覆盖。

发明内容

本发明的解决方案在舰船上的无人驾驶直升飞机的降落，第一个特点就是降落在移动的平台上；第二个特点是，无人直升机在降落过程中，摄像机获取的图像必然是一个从标志能完全成像到只能部分成像的过程，因而就整个过程来看，大部分辅助降落标志的设计不符合辅助舰载无人驾驶直升飞机着舰要求；考虑到辅助降落标志部分成像的视觉辅助降落系统，虽然解决了视觉辅助着落系统鲁棒性的问题，但是这两套视觉导航系统都假设最后降落阶段，摄像机都能拍摄到辅助降落标志的中心位置，对于运动平台上的降落，这显然是不行的；并且导引系统都局限于“视觉”导引，忽略了机载其他电子设备的使用，而成熟的机载设备，如陀螺仪对角度的测量，精度是非常高的。

具体实施方式

本发明实施如下，视觉导引流程及坐标系的变换，视觉导引过程中可以使用的机载设备获取的参数一-高度计获取的飞机高度、陀螺仪获取的飞机的姿态角、万向节确定的摄像机相对飞机的姿态角和测焦设备获得的焦距，以及如何使用这些参数来简化无人驾驶直升飞机位姿估计；确定了将降落时视觉导引过程分为靠近导引和降落导引两个阶段，在此基础上确定了两个阶段的不同的导引方法；对视觉导引过程中的理论基础，各种坐标系及在应用时的转换关系。