[发明专利]一种直升机精准着陆及动态位姿调整视觉辅助方法

说明书

一种直升机精准着陆及动态位姿调整视觉辅助方法，包括如下步骤：S1合作地标设计，S2合作地标检测识别。本发明结合现有的视觉辅助自主着陆方法和项目工作实际，完成了直升机精准着陆及动态位姿调整视觉辅助方法。本发明方法在目标上空10米、合作地标散布6米时精准检测出合作地标；同时检测出合作地标的相应区域并由此指示无人机的位姿偏转角度；实时指示无人机飞向目标区域并进行动态位姿调整，最终实现精准降落。

技术领域

本发明涉及无人机领域，特别是无人机着陆及动太位姿调整。

背景技术

无人机(UnmannedAerial Vehicle，UAV)是一种由飞控系统控制可实现自主飞行或被远距离遥控飞行，且能够重复使用的无人驾驶飞行器。无人机具有制造成本低、灵活性好、应用范围广、续航时间长等特点。军用方面，主要应用于侦察监视、无线中继及执行空战任务等；民用方面，主要应用于地理勘测、森林防火、农药喷洒以及航空摄影等。

无人机着陆技术为无人机的关键技术之一。某项目中提出了将直升机精准降落在指定的2m*1m区域内，且在降落过程中持续修正首尾位姿方向的需求。目前的无人机视觉辅助自主着陆多是空旷地带的较大范围着陆，而在小范围内精准着陆且要求持续修正位姿的情况则比较少见。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种直升机精准着陆及动态位姿调整视觉辅助方法。

一种直升机精准着陆及动态位姿调整视觉辅助方法，包括如下步骤：

S1.合作地标设计，具体包括如下步骤：

步骤S1.1选用椭圆为主体的合作地标图案；

步骤S1.2嵌套椭圆个数、最小椭圆尺寸根据着陆起始高度和最低高度要求与成像器视场参数计算确定，确保着陆最低高度时最小和次小椭圆不出视场；

步骤S1.3由大到小嵌套椭圆间留距离，防止成像模糊或成像远距离时椭圆粘连；

步骤S1.4该地标为黑白两色，最大椭圆的外接矩形主体设置为黑色，黑白相间设置颜色；

S2.合作地标检测识别，具体包括如下步骤：

S2.1灰度直方图检测大致区域

灰度直方图是一个二维图，横坐标表示灰度值，纵坐标表示具有各个灰度值或者灰度级别的像素在图像中出现的次数或者概率；

S2.2HU不变矩评分

HU不变矩具有旋转与尺度的不便性很好的弥补灰度直方图的不足；图像函数f(x,y)，其p+q阶几何矩定义为：

p+q阶中心矩定义为：

其中和代表图像的重心，x,y分别代表该像素点的横纵坐标

归一化中心距定义为：

其中ρ＝(p+q)/2+1；

利用二阶和三阶归一化中心矩构造7个不变矩，这7个不变矩构成一组特征量；

计算按灰度直方图检测得到多个可能结果的HU不变矩与合作地标原图HU不变矩相比的评分，得到置信区间；随后用自适应阈值分割的方法取该区域，计算自适应阈值并最终得到准确完整的分割结果；

S2.3连通域检测

得到分割结果后，通过连通域检测后控制连通域大小并做椭圆拟合来滤除虚警；

S2.4椭圆拟合