[发明专利]基于视觉测量信息的旋翼无人机抓捕回收方法

权利要求书

1.一种基于视觉测量信息的旋翼无人机抓捕回收方法，其特征在于，由于回收准备阶段，无人机姿态信息变化不明显，故所述基于视觉测量信息的旋翼无人机抓捕回收方法，主要对无人机位置信息进行分析，采用分段式轨迹拟合与目标预测，即基于上一时间段内无人机的位置信息，通过n阶多项式拟合出该时间段内无人机的运动轨迹；预测出无人机在下一时间段内任意时刻的位置；然后根据无人机的预测位置调整抓捕装置相应的位姿，通过循环进行轨迹拟合与目标预测，持续调整抓捕装置的相应位姿，使抓捕装置调整到最佳抓捕位姿；最后，当无人机进入抓捕范围内，抓捕装置实现无人机的抓捕，完成无人机的安全回收；

所述基于视觉测量信息的旋翼无人机抓捕回收方法具体包括：

第一步，当无人机完成飞行任务后，回收平台向无人机发送返航指令，无人机开始返航，逐渐靠近回收平台；

第二步，当无人机进入成像范围内，双目视觉系统开始采集其成像区域内物体的图像信息，并将图像信息进行处理与分析，判断是否为待捕捉的无人机，若为待捕捉的无人机，进入第三步；

第三步，当待捕捉的无人机进入清晰成像范围内，双目视觉系统利用高速工业相机开始每隔Δt采集一次无人机的图像信息并存储，经过图像处理，识别无人机图像上的标记点，然后经过算法处理可以得到图像中无人机的当时的位姿向量其中(x,y,z)^T表示无人机的相对空间位置，表示无人机的空间姿态，进而实现无人机的空间定位与目标跟踪；

第四步，双目视觉系统从t₀时刻开始定时采集无人机的目标图像，时间间隔为Δt，经过图像处理得到离散的无人机的相对位姿向量(j＝1,2,3,…)，经过时间间隔ΔT后到达t₁时刻，将t₀～t₁时间段得到的无人机位姿向量其中ΔT为轨迹拟合时间间隔，Δt为图像采集时间间隔，放入固定长度的数组进行存储，便于第五步中拟合算法的调用，调用之后该数组自动清空，存储下一时间段的无人机位姿数据，即该数组用于存储[t_i-1,t_i](i＝1,2,3,…t_i＝t_i-1+ΔT)时间段内无人机的位姿信息及对应的时刻；

第五步，由于在回收过程中，当轨迹拟合时间间隔ΔT较小时，姿态信息变化不明显，所以主要对无人机的位置信息进行分析；对其采用分段式轨迹拟合；

第六步，采用分段式目标预测，根据第五步拟合出[t_i-1,t_i](i＝1,2,3,…t_i＝t_i-1+ΔT)时间段内无人机的轨迹曲线方程，估计下一时间段内的无人机的相对位置，即[t_i,t_i+1](i＝1,2,3,…t_i+1＝t_i+ΔT)时间段内无人机任意时刻的位置，然后根据无人机的预测位置和跟踪位姿调整抓捕装置的相应位姿，进入抓捕状态；

第七步，不断进行分段式轨迹拟合和分段式目标预测，抓捕装置不断调整位姿，通过不断的轨迹拟合与目标预测，使抓捕装置调整到最佳抓捕位姿，当无人机进入抓捕范围内，抓捕装置实现无人机的抓捕工作，完成无人机的回收。

2.如权利要求1所述的基于视觉测量信息的旋翼无人机抓捕回收方法，其特征在于，所述第五步中，利用n阶多项式对[t_i-1,t_i](i＝1,2,3,…t_i＝t_i-1+ΔT)时间段内无人机的位置数据进行一次曲线拟合，拟合公式为

3.一种应用权利要求1～2任意一项所述基于视觉测量信息的旋翼无人机抓捕回收方法的无人机回收平台。

4.一种搭载有权利要求3所述无人机回收平台的移动车辆。

5.一种搭载有权利要求3所述无人机回收平台的舰船。