[发明专利]基于激光雷达的无人机自主识别着陆选址方法

说明书

本发明提供一种基于激光雷达的无人机自主识别着陆选址方法，包括如下步骤，步骤1：预先在基准图上选好着陆候选区域，并通过机载可见光相机拍摄的实时图像与基准图像匹配；步骤2：机载激光雷达在200米高度，根据高度和视场角推算出选址搜索范围，根据高度和激光雷达距离误差参数，计算出距离误差，还需要识别地面坡度识别结果，进行选址，确定精确的安全降落区域；步骤3：机载激光雷达在100米高度，根据高度和视场角推算出选址搜索范围；根据高度和激光雷达距离误差参数，可以计算出距离误差，确保有效检测地面超过0.1m的障碍物。本发明具有精度高，成本小，适应性强等特点。

技术领域

本发明涉及无人机自主识别技术领域，尤其涉及一种基于激光雷达的无人机自主识别着陆选址方法。

背景技术

飞机进场着陆是执行作战任务的重要阶段，其主要特点是:飞行速度和高度低、受气象条件和地理环境等因素影响较大、对飞行员的驾驶技术要求高。因此，在这个阶段发生的飞行事故,尤其是严重飞行事故比较多。因此，无人机在执行飞行任务这一方面扮演着越来越重要的角色。无人机在自主着陆过程中，由于没有驾驶员，其安全问题更是突出。无人机能否安全、精确地着陆将直接关系到无人机能否安全顺利回收以及飞行任务能否圆满完成。针对无人机着陆阶段的安全问题，自主着陆技术成为各国研究人员研究的一项重要内容。

目前，针对无人机的自主着陆问题，研究人员提出了视觉引导方法，微波引导方法等。

①视觉引导方法：视觉引导技术是将计算机视觉应用于无人机自主着陆方式的一种新型引导技术。它是利用各种成像系统(如摄像机等)代替视觉器官作为输入敏感手段，通过图像处理得到无人机位置参数。其次，通过识别图片上的地面障碍物，来引导无人机的精确降落。

视觉传感器具有轻便、低功耗、体积小等优点。此外，视觉导航系统的工作波段远离当前电磁对抗的频率范围，且具有成本低、自主性强、信息量大、无源性和信息丰富等优点。

②微波引导方法：对于微波着陆引导技术，机载接收机通过接收地面方位台和仰角台信号，从而获得飞机相对于跑道中心线的方位角和相对于跑道水平面的俯仰角；通过询问应答方式获得飞机相对于测距天线相位中心的距离。在着陆过程中，无人机微波着陆引导系统机载设备对直接获得的角度和距离信息进行坐标变换，由地面设备的制导信息导出飞机相对于着陆点的位置坐标，实现无人机精密着陆。

微波着陆引导技术具有引导精度高，比例覆盖区大，能提供各种进场航线和全天候引导功能。

在无人机自主着陆过程中，由于没有驾驶员，其安全问题尤为突出。但是由于地表的地形起伏以及突起障碍的原因，导致无人机在着陆阶段可能发生侧翻的情况。

基于视觉的引导着陆技术其核心是视觉传感器，但是视觉传感器会因应用场景的不同，而导致成像有较大的差别。尤其是在恶劣天气情况下，无人机机载传感器很难获得比较清晰的图像，从而影响无人机自主着陆的安全性和精确性。

基于微波的引导着陆技术需要建立地面基站，存在造价高、地面和机载设备要求高，换装代价较大等缺点，所以该技术的发展受到限制。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种基于激光雷达的无人机自主识别着陆选址方法。

本发明采用的技术方案为：

本发明提供一种基于激光雷达的无人机自主识别着陆选址方法，包括如下步骤：

步骤1：预先在基准图上选好着陆候选区域，并通过机载可见光相机拍摄的实时图像与基准图像匹配；

步骤2：机载激光雷达在200米高度，以30°×30°视场对地成像对地成像，根据高度和视场角推算出选址搜索范围，根据高度和激光雷达距离误差参数，计算出距离误差，还需要识别地面坡度识别结果，进行选址，确定精确的安全降落区域；