[发明专利]一种基于无人艇姿态主动反馈的无人机自主着舰方法

说明书

本发明涉及无人机自主降落技术领域，提供一种基于无人艇姿态主动反馈的无人机自主着舰方法，无人机接收到地面站传输过来的降落指令，打开机载单目摄像头对下方水域进行图像捕获，若无法识别到降落标志，根据无人艇传输过来的自身经纬度信息，无人机前往无人艇工作水域，经过对于摄像头捕获到的图像进行二值化和图像增强处理后，识别到无人艇甲板降落标志，进行无人机与无人艇的对准，无人艇实时将自身姿态传输给无人机，进行降落条件的判定，当无人艇的倾角满足降落条件时，使用激光测距与气压计相结合控制降落高度的方法，开始进行降落操作；本发明使无人机以更高的安全系数进行自主着舰。

技术领域

本发明涉及无人机自主降落技术领域，具体涉及一种基于无人艇姿态主动反馈的无人机自主着舰方法。

背景技术

随着中国海洋强国战略的推进实施，构建遥感卫星、无人机、无人艇、海面站、岸基站一体的海洋立体生态监控网络体系是推进我国海洋生态文明建设、保护海洋环境所急需的关键技术。特别是随着我国无人机技术的迅速发展，基于无人机的近岸海域绿潮、赤潮等生态灾害的实时监测技术已经成为海洋科学领域的研究热点。然而，目前无人机受限于持续续航能力不足，导致岸基起飞覆盖监测面积受限，限制了无人机在海洋环境监测领域的深度应用。开展无人机自主着舰技术的研究是拓展基于无人机的海洋藻类灾害监测范围、保障无人机飞行安全、甚至实现无人机着舰电力自动补充的核心技术之一。

现有的无人机自主降落技术中，没有能够在随海浪运动的无人艇上进行自主降落的方法，相对于平坦的地面来说，位于海面上的船舶会随着波浪进行起伏运动，大型固定翼无人机若想要降落在船上则需要一定的设备进行拦阻，而较小的固定翼无人机在降落时甚至需要冒险用手辅助无人机进行着陆，对于自主着陆目前已有方案多是在无人艇上安装辅助降落装置挂接在无人机机身上使之稳定，但是实际操作的安全系数较低，容易对无人机造成损坏甚至坠毁。这些问题是目前无人机还无法较好地实现与无人艇进行全自动地协同自主作业的主要原因。

发明内容

针对上述的问题，本发明提供了一种基于无人艇姿态主动反馈的无人机自主着舰方法，使无人机以更高的安全系数进行自主着舰。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于无人艇姿态主动反馈的无人机自主着舰方法，包括以下步骤：

步骤1，PC端连接Lora数传电台，通过Mission Planner地面站向无人机发送降落指令；

步骤2，无人机启动机载单目摄像头，以180度广角和80帧的速度对下方水域进行图像捕获，经图像处理单元处理后传输给图像检测单元进行降落标志的检测识别；

步骤3，若无法识别到降落标志，无人艇发送自身当前地理坐标给无人机，无人机通过GPS导航单元前往无人艇工作水域并检测识别降落标志；

步骤4，通过图像检测单元识别外围降落标志，调整无人机动力输出，使无人机身摄像机的视野中心与外围降落标志中心重合；

步骤5，根据无人艇搭载的姿态测量单元所获得的姿态信息，无线传输给无人机的降落决策单元对降落条件进行判定，艇体倾角满足降落阈值，则通过激光测距单元与气压计相结合测距的方法，使无人机从悬停高度5m处下降到1m；

步骤6，下降到1m高度后，无人机通过图像检测单元识别内部降落标志，通过颜色识别，无人机自动调整自身朝向与无人艇朝向一致，若此时艇体倾角依旧满足降落条件，则完成降落，否则复飞回到悬停高度。

进一步的，步骤3中，无人艇甲板上的降落标志由两部分构成，外围降落标志为外半径50cm，内半径25cm的圆环，内部降落标志为画有垂线的内接正三角形，垂线方向为无人艇朝向，垂线左侧为白色，右侧为黑色。