[发明专利]一种无人机自动对移动平台投放的飞行控制系统及方法

说明书

本发明提出了一种无人机自动对移动平台投放的飞行控制系统及方法，控制系统包括无人机和移动平台，其特征在于，所述无人机上设有无人机机载模块和机载通信模块，无人机机载模块包括机载定位模块、飞行控制模块、嵌入式主控模块、图像采集模块、图像处理模块、测距模块和投放模块；移动平台上设有移动平台车载模块、车载通信模块、车载定位模块和定位标志，定位标志设置在移动平台的上部。同时公开例如其相应的实施方法。本发明在现有的基于图像处理的对定点目标进行二次定位技术的基础上，增加了协同模块及配套使用的协同算法，将无人机的自主定点投放推向向移动平台的投放，扩大了自主控制无人机的实际使用范围。

技术领域

本发明涉及无人机控制的技术领域，尤其涉及一种无人机自动对移动平台投放的飞行控制系统及方法，通过图像识别控制无人机对移动平台动点投放。

背景技术

随着科技的进步及电子信息技术的发展，无人机以其机动灵活、反应迅速、无人飞行、操作要求低的优点得到大众的广泛认可。但是，目前无人机均是人为操控，智能化程度低，飞行和投递过程需要人为控制，飞行安全度不高，受人为影响因素大。而近年来微电子技术和传感器技术的发展，使得完全自主飞行器的实现成为可能。

对于全自主控制的无人机，其需要自主完成起飞、投放和降落过程。而在投放或降落过程中，最重要的是如何实现对目标区域的精准定位，以及如何实现精准投放或降落的过程。现有的无人机大多数采用先由GPS进行粗略定位，然后再用超声波传感器，激光雷达以及视觉相机等进行二次精确定位的方法来实现自主控制。目前，该方法只能应用于对静态目标区域进行自动投放或者降落，实际应用范围狭窄，基本上都应用在快递的投放。而实现无人机在移动平台的定点投放和降落，可以将无人机更广泛的应用于无人机物流投送、区域监视、地面目标跟踪、森林火灾以及军事等方面。

发明内容

针对无人机不能实现在移动平台定点投放和降落的技术问题，本发明提出一种无人机自动对移动平台投放的飞行控制系统及方法，无人机不仅可以在静态目标区域、更能在移动平台上定点投放或降落，将无人机的自主控制飞行推向更广阔的应用范围。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：一种无人机自动对移动平台投放的飞行控制系统，包括无人机和移动平台，所述无人机上设有无人机机载模块和机载通信模块，无人机机载模块包括机载定位模块、飞行控制模块、嵌入式主控模块、图像采集模块、图像处理模块、测距模块和投放模块，机载定位模块、飞行控制模块、图像采集模块、图像处理模块、测距模块、机载通信模块和投放模块均与嵌入式主控模块相连接；移动平台上设有移动平台车载模块、车载通信模块、车载定位模块和定位标志，定位标志设置在移动平台的上部，车载通信模块和车载定位模块均与移动平台车载模块相连接，机载通信模块与车载通信模块通过无线技术相连接。

所述无人机机载模块中设有机载协同模块，机载协同模块与嵌入式主控模块相连接；所述移动平台上设有车载协同模块，车载协同模块与移动平台车载模块相连接；机载协同模块和车载协同模块相互通信并分别调整无人机和移动平台的运动状态，车载协同模块和机载协同模块采用协同算法使人机与移动平台的运动模式达到最合适的位置，使无人机进入移动平台的目标区域正上方的位置，且无人机在运行速度上与移动平台保持相对静止的状态，完成相对运动最优的状态。

所述图像采集模块设置在无人机正下方的中心位置；测量无人机与移动平台竖直高度的测距模块设置在无人机的正下方，测距模块包括超声波测距单元、激光测距测距单元、红外测距单元中的一种或几种；所述图像采集模块包括摄像头和存储模块，摄像头与存储模块相连接，存储模块与嵌入式主控模块相连接。

所述嵌入式主控模块采用第三代的树莓派搭载Ubuntu16.04的系统，图像处理模块采用第三代的树莓派搭载OPENCV环境，图像处理模块通过有线连接实时获得来自图像采集模块的视频流，对移动平台上的定位标志进行图像处理和分析，获得目标移动平台进行二次精准定位。