[发明专利]一种用于低空航空器的自主停机装置和方法

权利要求书

1.一种用于低空航空器的自主停机装置，其特征在于，所述装置固定于航空器底部，该装置包括：激光雷达、摄像部件和控制器；

激光雷达，用于获取航空器到停机坪的距离信息；

摄像部件，用于对停机坪及周边障碍物进行检测，获取停机坪及周边障碍物的图像信息；所述摄像部件对角线视角不小于75度，其检测距离不小于航空器最大飞行高度；

控制器，用于根据激光雷达采集到的距离信息和摄像部件采集到的图像信息，确定航空器的可行停机区域，实现航空器安全、准确、自主停机；所述控制器包括图像处理单元、融合单元、校正单元、预警单元、停机单元：

图像处理单元，用于对摄像部件获取到的图像信息的背景、亮度、对比度、角度进行调整，增强图片质量，利用前部卷积层提取质量增强后图片的颜色、亮度、边缘特征，利用后部卷积层提取质量增强后图片的高层语义特征，实现停机坪的实时检测与周围障碍物的检测、识别与分类，得到停机坪图像和周边障碍物图像；

融合单元，用于对激光雷达的距离信息与图像处理单元输出的停机坪图像和周边障碍物图像进行融合，获取停机坪和周边障碍物的实际尺寸；

校正单元，用于利用停机坪实际尺寸，获取航空器的可行停机区域，通过改变航空器的位置，使停机坪图像中心与目标停机区域中心相对误差max{Δh_p,Δh_w}满足：

Δh_p≤(e·p_h)/(2H tanθ/2)；

Δh_w≤(e·p_w)/(2H tanθ/2)；

其中，Δh_p、Δh_w为不同方向上停机坪图像中心与目标停机区域中心的相对误差，e为停机精度，p_h，p_w为摄像部件采集图像的像素高度与宽度，H为飞行高度，θ为摄像部件对角线视角大小；

预警单元，用于根据周边障碍物图像实际尺寸，获取航空器的不可行停机区域并进行预警；

停机单元，用于当航空器的飞行高度不超过最大飞行高度时，根据航空器的可行停机区域，经过下降、转平、停机三个过程实现航空器的自主停机，其中，转平高度为100米；当航空器的飞行高度超过最大飞行高度，将高度降至最大飞行高度以下，再进行停机运动。

2.如权利要求1所述的一种用于低空航空器的自主停机装置，其特征在于，激光雷达为多线激光雷达或单线激光雷达。

3.如权利要求1所述的一种用于低空航空器的自主停机装置，其特征在于，对激光雷达的距离信息与图像处理单元输出的停机坪图像和周边障碍物图像进行融合，获取停机坪和周边障碍物的实际尺寸，具体为：通过以下公式对停机坪图像和周边障碍物图像进行融合，得到停机坪和周边障碍物的实际尺寸；

h_T＝(2Hh_p tanθ/2)/p_h

w_T＝(2Hw_p tanθ/2)/p_w

其中，h_T，w_T为停机坪或周边障碍物的实际高度与宽度，h_p，w_p为停机坪图像或周边障碍物图像的像素高度与宽度。

4.如权利要求1-3任一项所述的一种用于低空航空器的自主停机装置，其特征在于，所述装置还包括：机壳和底座；所述底座为四方体支架结构；所述机壳为空心四方体结构，且其内部设置有H型结构的安装框架；激光雷达固定在安装框架上，机壳固定在底座上方。

5.如权利要求4所述的一种用于低空航空器的自主停机装置，其特征在于，所述装置还包括备用电源、稳压模块、存储模块和显示模块，分别通过安装框架固定在机壳内部。