[发明专利]一种基于GPS与视觉的无人机自主着陆系统和着陆方法

说明书

本发明涉及一种基于GPS与视觉的无人机自主着陆系统和着陆方法，其方法包括：无人机在正常飞行过程中，收到一键返航指令，无人机保持正常飞行高度，开始飞往着陆点正上方的第一段降落位置，此过程采用GPS定位系统；无人机到达第一段降落位置后，开始以5m/s的垂直速度下降到距离目标正上方高度5米的第二段降落位置，此过程采用GPS定位系统；无人机到达第二段降落位置后，开始以1m/s的垂直速度下降到地面，此过程采用视觉定位系统；无人机到达地面后，无人机桨叶停止转动。所述无人机自主着陆系统采用GPS和视觉定位的方法，最大限度的提高了无人机的降落精度。

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，具体的说，涉及一种基于GPS与视觉的无人机着陆系统和方法。

背景技术

近几年，无人机技术快速发展，由于无人机具有灵活轻便、低廉高效等特点，无人机在农业植保、电力巡检、地形探测等领域有较大的发展空间。目前，无人机技术已经具备了自主飞行的功能，并且也能实现自主降落，但是在自主着陆系统为基于GPS的无人机自主着陆系统，仍然存在着陆精度不够高、着陆安全性不足的缺点。

发明内容

本发明为了解决现有技术中存在的问题，提供一种降落精度高的基于GPS与视觉的无人机自主着陆系统和着陆方法。

为了达到上述目的，本发明提出的技术方案为：一种基于GPS与视觉的无人机自主着陆系统，包括无人机控制系统和分别与无人机控制系统连接的GPS模块、MAG模块、IMU模块、openmv模块、大气压传感器模块和电源模块；所述GPS模块用于实时获取经纬度数据，并发送给无人机控制系统；所述MAG模块实时采集MAG数据并发送给无人机控制系统，用于进行无人机航向控制；所述IMU模块实时采集IMU数据并发送给无人机控制系统，用于进行无人机姿态控制；所述openmv模块用于捕获环境图像，并对采集到的图像进行处理和转换后得到图像中无人机相对于着陆位置的坐标差；所述大气压传感器模块用于实时采集大气压数据并发送给无人机控制系统，进行无人机高度控制，所述电源模块用于供电。

对上述技术方案的进一步设计为：所述GPS模块通过can总线的方式与无人机控制系统连接，并以50HZ的频率向无人机控制系统发送数据。

所述MAG模块通过串口与无人机控制系统连接，并以50HZ的频率向无人机控制系统发送数据。

所述IMU模块通过串口与无人机控制系统连接，并以400HZ的频率向无人机控制系统发送数据。

所述大气压传感器模块通过串口与无人机控制系统连接，并以50HZ的频率向无人机控制系统发送数据。

一种基于GPS与视觉的无人机自主着陆方法，包括如下步骤：

步骤一、无人机在正常飞行过程中收到返航指令后，无人机保持飞行高度，通过GPS模块进行定位，飞往目标着陆点正上方的位置；

步骤二、无人机开始以5m/s的速度垂直下降到距离目标着陆点正上方高度5米位置，此过程采用GPS模块以及大气压传感器模块进行定位；

步骤三、无人机到达步骤二降落位置后，再以1m/s的垂直速度下降到地面，此过程采用openmv模块进行定位；

步骤四、无人机到达地面后，无人机桨叶停止转动。

所述步骤一中无人机到达着陆点正上方的位置的阈值为两米。

所述步骤三中，通过openmv模块采集着陆点的图像数据，并对其进行图像处理，通过对openmv模块内置的find_blobs函数的参数进行设置，实现对特定颜色的识别追踪；当识别到特定颜色时，对识别到的颜色色块进行标记，得到目标颜色的中心坐标；利用目标颜色的中心坐标减去无人机坐标得到无人机相对于目标着陆位置的x、y轴坐标差值，将此差值发送给无人机控制系统，对无人机位置进行控制。