[发明专利]一种基于红外视觉的无人直升机着舰引导控制方法

说明书

本发明公开了一种基于红外视觉的无人直升机着舰引导控制方法，采用红外识别标志作为舰艇甲板上的识别标志，无人直升机采用设置了红外滤光片的摄像机对合作目标进行拍摄。处理时，首先对拍摄的图像进行滤波，并采用阀值化的方法进行二值化处理；然后，进行轮廓提取，得到红外合作目标的轮廓；接着根据红外合作目标的轮廓计算其中心坐标，并计算出无人直升机相对于合作目标的位置误差以及甲板的姿态；最后，无人直升机的位置控制器根据位置误差调整无人直升机的位置，无人直升机根据甲板的姿态调整无人直升机的姿态。本发明控制简单，实时性好，精度高，稳定性好，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及导航定位与控制的技术领域，尤其涉及一种基于红外视觉的无人直升机着舰引导控制方法。

背景技术

无人机(Unmanned Aerial Vehicle)是指无人驾驶飞行器，其能够根据所预设的程序进行自主飞行或通过地面人员远程遥控飞行进而完成预定任务，主要用于执行战场侦察、炮火校正、目标指示、战场监视、中继制导、电子对抗等比较危险的任务。相较于其他类型的无人机，无人直升机具有高度的机动性、可悬停、可在狭小的空间垂直起飞和着舰等特点。其军事价值受到了各军事大国的充分重视，并迅速发展成为海军舰队的核心力量和最强大的军备系统。目前，舰载机已成为各国巩固国防力量和提升国际地位的重要基石。

相较于常规的地面着陆，无人直升机自动着舰与之相比有极大区别。狭小的甲板空间以及多变的甲板运动，使得实现无人直升机自动着舰是一项十分复杂且极具挑战的研究方向。阵风紊流、海浪运动、舰尾流和电磁干扰等因素都会对无人直升机着舰产生不利影响，使得无人直升机无法实现高精度、安全可靠的着陆。目前对于无人舰载机的回收方式主要有以下几种:撞网回收、打捞回收、伞降回收以及使用机械臂空中回收等。但是这些方法不能同时兼顾无人直升机回收的安全性、可靠性、快速性以及自主性。因此，高性能的飞行控制系统和高精度的着舰引导技术是无人直升机实现安全精准降落的重要保障。

视觉具有信息量大、无源、自主、精度高等优点，受到研究人员的广泛关注。近20年来，随着计算机视觉算法的改进和模式识别理论的进一步完善，计算机的计算和存储能力的提高，使得视觉算法的可靠性和实时性都得到了较大的进步。视觉导航是通过图像处理技术对摄像机捕获的图像进行处理，解算得到无人直升机的位置、姿态等导航参数，进而引导无人直升机完成着舰功能。视觉导航具有很多优点：抗干扰性能强，视觉传感器属于被动传感器，通过物体反射光线成像，不受电磁干扰的影响；信息丰富，视觉传感器能够捕获大量的信息，并对运动信息敏感；体积小，重量轻，适应性强，往往只需要摄像机及其相应平台就可完成相应导航工作。相较于舰载摄像机着舰系统，机载摄像机加地面合作目标的着舰系统对于舰船的着落场地需求较低，由于图像处理系统与无人直升机飞控系统直接相连，因此数据传输不会受到干扰，实时性好。而且摄像机能够通过对甲板合作目标图像的采集，实时监测甲板状态，如果遇到突发情况能够及时反馈给无人直升机停止着舰。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种基于红外视觉的无人直升机着舰引导控制方法。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种基于红外视觉的无人直升机着舰引导控制方法，包含如下步骤：

步骤1)，采用红外合作目标作为舰艇甲板上的合作目标，用以增强无人直升机对合作目标的识别精度；

步骤2)，无人直升机采用设置了红外滤光片的摄像机对合作目标进行拍摄；

步骤3)，对拍摄的图像进行滤波；

步骤4)，对滤波后的图像采用阀值化的方法进行二值化处理后，进行轮廓提取，得到红外合作目标的轮廓；

步骤5)，根据红外合作目标的轮廓计算其中心坐标；