[发明专利]基于视觉的无人机精确降落方法、存储介质、装置及系统

说明书

本发明基于视觉的无人机精确降落方法、存储介质、装置及系统，采用多级停机位标识且最后一级采用标识冗余阵列，进而无人机可以分阶段降落，且能适配不同降落高度的需求，增加了配置的灵活度，对降落要求的适配能力增强，克服了阴影及运动误差的影响，使得降落过程基本不受无人机阴影的干扰，提高了识别的鲁棒性。同时，在降落过程中可自动识别异常，且具有相应的处理方法，增强了对异常情况的兼容性，有效克服视野变化及运动偏差等影响，提高降落的稳定性。采用各向异性的停机位标识，提供角度信息，允许无人机按指定角度降落在目标位置；通过在降落平台上安装投光灯照射降落平台的目标位置，在光线较暗时及时补光，实现无人机全天候精确降落。

技术领域

本发明涉及无人机降落控制技术领域，更具体地，涉及一种基于视觉的无人机精确降落方法、存储介质、装置及系统。

背景技术

近年来，无人机(Unmanned Aerial Vehicle，UAV)一直是航空领域的研究热点，其具有使用便利，成本低，飞行精度高，机动灵活，易于智能化等优点，得到了越来越广泛的应用，如影像拍摄、灾害检测、电力巡检、农业植保等领域。无人机自主降落技术是无人机全自动飞行的重要组成部分，提高导航的精确性，对于无人机自主降落具有重要意义。传统的无人机自主降落技术主要包括基于惯性导航系统和基于卫星导航系统，惯性导航系统的位置误差随着时间积累会逐渐增大，卫星导航系统依赖于无线电信号传播，存在容易受干扰和信号丢失的问题。近年来，随着图像处理技术的发展，基于计算机视觉的导航技术在算法上日益成熟，与传统的导航技术相比，视觉导航存在成本低，精度高等优势，对于无人机的完全自主降落具有重大的价值。

中国发明专利201310062907.6公开了一种基于图像处理的无人机精确位置降落方法，利用GPS卫星导航系统使无人机飞至地面停机坪上空，并利用气压定高计结合超声雷达的测距模块，控制无人机运动至一定高度，并保证视野中定位标识可见。如图1所示，无人机控制软件的视觉模块实时识别粗定位识别域，利用霍夫变换与RGB平均值法结合识别停机位，处理出目标降落点坐标；当无人机降落至达到粗定位识别域的阈值条件时，利用霍夫变换与RGB平均值法对标识的精确定位识别域进行精确定位。粗定位和精确定位得到的位置偏差作为无人机运动控制的输入量，采用双重PID算法计算得到控制无人机运动的速度，使得无人机朝目标降落点运动，从而实现无人机的精确降落。由于该发明使用的标识是圆环状，且各向同性的，所以该发明无法解决无人机降落时的朝向问题。使用单一标识(Marker)，由于光照使得无人机阴影投射到标识上时，在图像处理阶段会出现区域和边缘特征缺失的现象，使得标识无法识别，无人机无法降落。

中国发明专利201610454292.5公开了一种基于视觉定位降落末端的无人机降落方法，用到的无人机机场是由多个停机位Marker组成，停机位Marker均是由N*N个方格区域构成的正方形结构，停机位Marker内设置嵌套Marker，无人机通过视觉模块获取视觉范围中的Marker并校验在视觉范围内的每个Marker的ID，从而估计自身位置精确着落，提供的无人机机场可为多个不同的无人机提供降落服务，也可在车顶、阳台灯各类小型平台提供单机停靠平台，统一的框架可低成本地实现在整个无人机调度中全自主飞行降落。正方形结构的停机位Marker及其嵌套Marker。在光线太暗，如傍晚或黑夜时，图像中的标识无法被识别，无人机无法精确降落。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种基于视觉的无人机精确降落方法、存储介质、装置及系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：根据本发明的第一方面，提供一种基于视觉的无人机精确降落方法，包括步骤：

S10、根据降落平台的第j降落阶段的目标位置，无人机到达降落平台上空的预设高度Ht_j，进入第j降落阶段；