[发明专利]超低空自适应定高飞行控制方法

权利要求书

1.超低空自适应定高飞行控制方法，其特征在于：通过基于视觉的植保无人机来进行；

在无人机出厂前，进行建表步骤，即预先建立一个光斑图像坐标的y值与无人机实际飞行高度一一对应的高度数据表；光斑是指激光照射在作物冠顶或地面上所形成的亮度较高的斑点；高度数据表中具有多组光斑图像坐标，多组光斑图像坐标中的参数y具有m个，m为自然数；

超低空自适应定高飞行控制方法按以下步骤进行：

第一步骤是起飞步骤；飞行控制器接收遥控器的指令，控制各电机带动螺旋桨旋转从而起飞；地面操作人员通过遥控器以目测的方式将无人机的飞行高度控制在H1至H2米，然后操作人员停止目测无人机的飞行高度；

第二步骤是持续判断高度步骤；具体是每间隔0.05秒，进行一次判断无人机飞行高度的操作；

第三步骤是控制高度步骤；将无人机的飞行高度控制在H1至H2米；

所述基于视觉的植保无人机包括水平设置的圆盘状的壳体，壳体在其圆周方向上均匀铰接有若干悬臂，悬臂的另一端为自由端；各悬臂均沿壳体的径向方向设置且各悬臂的自由端均高于铰接端；

壳体前后两侧分别向下设有前起落架和后起落架，壳体上表面向上连接有顶杆，顶杆顶端设有GPS模块；所述壳体内设有飞行控制器和与飞行控制器相连接并为飞行控制器供电的蓄电池，所述各悬臂的自由端均设有电机，电机的输出轴均向上连接有螺旋桨；

前起落架和后起落架之间的壳体下表面向下连接有水平设置的悬架，悬架左端设有激光发射器，激光发射器发射激光的方向垂直于悬架并朝向下方；悬架右端设有摄像头，摄像头向左向下倾斜设置；激光发射器发射的激光束的直径R为10至15毫米；

无人机的预定飞行高度为H1至H2米，H2＞H1，摄像头的镜头光轴与激光发射器发射的激光所在直线具有交点，该交点低于激光发射器H1至（H1+H2）/2米，摄像头的镜头光轴与水平面的夹角θ为50至75度，无人机具有与飞行控制器无线通讯的遥控器；

所述悬架中部设有miniPC，miniPC与飞行控制器、摄像头和激光发射器相连接；

建表步骤的具体操作是：

摄像头所拍摄照片图像的宽为x0像素，高为y0像素，x0和y0均为整数；以照片图像的左上角为图像坐标的原点，以图像坐标的原点向右的水平线为图像坐标的X轴，以图像坐标的原点竖直向下的竖线为图像坐标的Y轴，从而建立照片图像的坐标系；

由于摄像头的镜头光轴与激光发射器发射的激光所在直线具有交点，因此在照片图像上具有光斑的前提下，激光发射器发射的激光所形成的光斑必然位于图像坐标中x= x0/2所在的竖向直线上；

激光发射器发射的激光所形成的光斑的图像坐标为光斑区域的中心处的图像坐标；

在无人机高度为零时拍摄照片图像，此时光斑的图像坐标的y值与0米高度相对应并形成一组图像坐标与实际飞行高度的对应数组，将该对应数组存储在miniPC中的高度数据表中；该对应数组中光斑的图像坐标的参数y的序号为1；

操作无人机垂直向上飞起，无人机每上升5厘米悬停一次，光斑的图像坐标的参数y的序号加1，进行一次获取对应数组的操作，直到无人机累计上升的距离达到5米；

获取对应数组的操作是摄像头进行拍摄，将得到的照片图像中光斑的图像坐标的y值与拍摄时无人机的实际高度作为一组图像坐标与实际飞行高度的对应数组，将该对应数组存储在miniPC中；

无人机累计上升的距离达到5米后完成第一步骤，即完成建立光斑图像坐标与无人机实际飞行高度一一对应的高度数据表的操作；最后一次获取对应数组的操作中，光斑的图像坐标的参数y的序号为m；

所述第二步骤中判断无人机飞行高度的操作具体是：

摄像头进行一次拍摄，将照片图像传送至miniPC；miniPC在照片图像上获取感兴趣区域的图像；感兴趣区域的图像中的坐标系沿用照片图像中的坐标系；

感兴趣区域的竖向中心线与照片图像的竖向中心线相重合；感兴趣区域宽为L1像素，感兴趣区域高度与照片图像高度相同均为y0像素；L1是激光发射器发射的激光束的直径R的1.5±0.3倍，L1取为整数；

miniPC调用激光斑点坐标定位算法函数对感兴趣区域的图像进行处理，获得当前光斑图像坐标的y值，该y值为yd，将yd与高度数据表中各图像坐标的y值依次进行比较，将高度数据表中与yd的差的绝对值最小的参数y的值所对应的高度值作为当前无人机的高度值，完成一次判断无人机飞行高度的操作。