[发明专利]一种基于单目视觉和模糊控制的多旋翼无人机自主降落方法

摘要

本发明公开了一种基于单目视觉和模糊控制的多旋翼无人机自主降落方法，在无人机目标降落区域布设印制二维码标识的起落架，无人机借助GPS归航至目标区域附近并基于单目视觉信息搜索、检测标识，获取标识相对空间位姿与二维码标识序列ID值。基于模糊控制方法与视觉图像反馈信息对无人机进行自主降落规划与控制。为保证在狭窄起降空间内的安全性，设计倒锥形安全区域作为无人机降落的空间位置约束。无人机以平滑、高效的方式平稳、安全的降落至目标标识所在的起落架上。本发明克服了单纯依靠GPS定位导致降落精度不足的缺陷，成本低，同时模糊控制克服了PID控制常见的超调、依赖精确数学模型的难题，飞行区域安全可靠，应用方便，具有重要的工程价值。

主权项

1.一种基于单目视觉和模糊控制的多旋翼无人机自主降落方法，其特征在于，包括了以下步骤：步骤一、利用GPS导航系统，引导多旋翼无人机飞行至降落标识起落架附近；步骤二、利用下视机载相机采集包含降落标识起落架的图片，利用正方形检测方法、内部编码识别方法提取降落标识起落架；利用标定好的相机参数，计算出多旋翼无人机与降落标识起落架的相对位姿(X、Y、Z、Yaw)；步骤三、利用模糊控制器，输入信息为步骤二计算出的相对位姿，输出信息为X、Y、Z、Yaw四个方向对应的速度规划，且模糊控制器自我演化；步骤四、根据设定的锥形安全区域，多旋翼无人机飞行轨迹规划始终处于安全区域内部，保证多旋翼无人机飞行过程中的安全性；为预防无人机视觉检测目标长期丢失，设计阈值窗口N_frame，当视觉检测单元在连续N_frame图像帧无法检测到目标时，无人机开始上升，直到重新检测到目标或者到达指定高度；步骤五、多旋翼无人机底层飞行控制器接受步骤三模糊控制器输出的速度规划信息，并进行底层处理，使多旋翼无人机最终平稳降落至目标区域。