[发明专利]一种飞行器自主着陆方法和基于双目视觉飞行器自主着陆装置

说明书

本发明公开了一种飞行器自主着陆方法，采用基于双目视觉飞行器自主着陆装置，两个图像采集装置同步实时采集多个信标灯在各自视场中的图片，得出信标灯在两个光学视场中的实时位置，以激光高度计测出的高度信息作为飞行器的高度，确定出飞行器相对于着陆场坐标系的位置、姿态和飞行速度，并传输给飞控系统，由飞控系统调整飞行器的姿态和位置，使其按照既定的下滑航线飞行；当飞行器飞行高度在可降落范围内时，切断图像采集装置，使用激光高度计测出的飞行器的高度信息，传输至飞控系统，当其高度和姿态满足着陆要求时，飞控系统控制飞行器着陆。使用该自主着陆装置对预着陆场的条件没有限制，降低了对技术人员的依赖。

技术领域

本发明属于飞行器控制技术领域，具体涉及基于双目视觉飞行器自主着陆装置。

背景技术

飞行器通常采用伞降和遥控滑跑着陆方式回收。伞降会对飞行器造成较大损伤，严重影响后续使用。滑跑着陆需要专业人员完成，无论是技术人员培养还是实际使用都是一个漫长的过程，过高的技术门槛严重制约了飞行器的应用范围和行业发展。国内外飞行器的自主着陆控制基本上是依靠机场导引雷达，机载差分GPS设备、应答机等共同作用实现。地面设施昂贵，灵活性差。而对于航母这样的运动平台，无论载人机还是飞行器的着陆，基本靠菲涅尔光学助降系统在人工的操作或干预下实现着陆。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种基于双目视觉飞行器自主着陆装置，采用该着陆装置对预着陆场的条件是静止或者运动没有限制，且降低了对技术人员的依赖程度。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，一种飞行器自主着陆方法，采用基于双目视觉飞行器自主着陆装置，该自主着陆装置包括多个信标灯、两个图像采集装置和激光高度计，两个图像采集装置通过控制器相连接；多个信标灯用于布设于着陆场的跑道两侧；两个图像采集装置和激光高度计均用于放置在飞行器上；

两个图像采集装置同步实时采集多个信标灯在各自视场中的图片，得出信标灯在两个光学视场中的实时位置，以激光高度计测出的高度信息作为飞行器的高度，确定出飞行器相对于着陆场坐标系的位置、姿态和飞行速度，并传输给飞控系统，由飞控系统调整飞行器的姿态和位置，使其按照既定的下滑航线飞行；

当飞行器飞行高度在可降落范围内时，切断图像采集装置，使用激光高度计测出的飞行器的高度信息，传输至飞控系统，当其高度和姿态满足着陆要求时，飞控系统控制飞行器着陆；如果不满足着陆要求，则飞控系统控制飞行器复飞。

进一步地，得到飞行器在着陆场坐标系中的位置和姿态的过程如下：设定信标灯的个数为4个，在着陆场坐标系中的位置分别为(X₁,Y₁,Z₁)、 (X₂,Y₂,Z₂)、(X₃,Y₃,Z₃)和(X₄,Y₄,Z₄)，得出飞行器与各个信标灯之间的距离，构建方程组，并解算，计算出飞行器在着陆场坐标系中的位置(X,Y,Z)：

(X-X₁)²+(Y-Y₁)²+(Z-Z₁)²＝d₁²

(X-X₂)²+(Y-Y₂)²+(Z-Z₂)²＝d₂²