[发明专利]一种无人机充电补给定位方法

权利要求书

1.一种无人机充电补给定位方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、构建无人机的无线充电平台：构建多个用于为无人机充电补给的无线充电平台，所述无线充电平台包括无线充电平台底板(1)和通过连接柱(2)设置在无线充电平台底板(1)上侧且供无人机降落的无线充电平台顶板(3)，所述无人机为四旋翼无人机，所述无人机的机身中心位置处安装有接收线圈，所述接收线圈的中心与无人机的机身中心重合，所述无人机的机身底部安装有机载摄像头，所述无人机的机身顶部安装有红外无人机定位信标，无线充电平台顶板(3)的边缘上安装有用于安装激光测距传感器(9)和平台摄像头(10)的立杆(8)，无线充电平台底板(1)上设置有无线充电平台控制盒(5)和带动与所述接收线圈配合的发射线圈(11)移动的二轴滑台(4)，无线充电平台控制盒(5)内集成有控制器和与无人机机载GPS模块通信的地面GPS模块；

步骤二、设置供无人机识别的信标：在无线充电平台顶板(3)上设置多级嵌套二维码图像信标(6)和红外闪烁灯信标(7)，红外闪烁灯信标(7)位于多级嵌套二维码图像信标(6)的中心位置；

所述红外闪烁灯信标(7)为圆形；

步骤三、获取信标中心的图像坐标并指导无人机自主降落：利用无人机的机载摄像头采集无线充电平台顶板(3)上的信标信息，识别信标中心的图像坐标，将信标中心的图像坐标与图像中心坐标比对，利用信标中心的图像坐标与图像中心坐标的偏差指导无人机自主纠偏降落；

步骤四、无人机在无线充电平台上的粗定位：利用平台摄像头(10)采集所述红外无人机定位信标落在无线充电平台顶板(3)上的平面图像，无线充电平台顶板(3)为矩形平板，所述平面图像中包含无线充电平台顶板(3)的四个顶角的图像，根据透视变换公式获取透视变换的参数a₁、a₂、a₃、a₄、a₅、a₆、a₇、a₈和a₉，其中，(x₁,y₁)、(x₂,y₂)、(x₃,y₃)和(x₄,y₄)分别为无线充电平台顶板(3)的四个顶角的实际坐标，(u₁,v₁)、(u₂,v₂)、(u₃,v₃)和(u₄,v₄)分别为无线充电平台顶板(3)的四个顶角的图像坐标；

根据公式获取无人机在无线充电平台上的粗定位坐标(X,Y)，其中，(u,v)为平面图像中所述红外无人机定位信标中心的图像坐标；

步骤五、无人机在无线充电平台上的精确定位：根据无人机在无线充电平台上的粗定位坐标调节激光测距传感器(9)的扫描区域，激光测距传感器(9)通过步进电机模块安装在立杆(8)上，步进电机模块带动激光测距传感器(9)扫描四旋翼无人机的支腿(12)，激光测距传感器(9)通过分步式扫描捕捉策略获取四旋翼无人机的各支腿位置，根据公式计算四旋翼无人机第i个支腿相对于激光测距传感器(9)的位置坐标(X_i,Y_i)，其中，l_i为四旋翼无人机第i个支腿相对于激光测距传感器(9)的距离，ω_i为激光测距传感器(9)扫描到四旋翼无人机第i个支腿时步进电机转动的角度且ω_i＝n_iθ_b，n_i为激光测距传感器(9)扫描到四旋翼无人机第i个支腿时步进电机转动的步数，θ_b为步进电机的步进角，i为四旋翼无人机的支腿编号且i＝1,2,3,4；

根据公式获取无人机在无线充电平台上的精确定位坐标(x_center,y_center)；

步骤六、发射线圈定位：根据无人机在无线充电平台上的精确定位坐标，微控制器控制二轴滑台(4)工作，利用二轴滑台(4)带动发射线圈(11)在无线充电平台顶板(3)底部移动，使发射线圈(11)的中心坐标与无人机在无线充电平台上的精确定位坐标上下对齐，实现发射线圈(11)的定位，进而实现发射线圈(11)和所述接收线圈的同轴对准；

步骤七、发射线圈位置自检：获取所述接收线圈的充电功率，并将所述接收线圈的充电功率反馈至微控制器，微控制器对所述接收线圈的充电功率和所述发射线圈的充电功率进行比较，获取所述接收线圈的充电效率，同时将获取所述接收线圈的充电效率和预设的最大效率值进行比较，当获取的所述接收线圈的充电效率达到预设的最大效率值时，发射线圈(11)定位确定；当获取的所述接收线圈的充电效率未达到预设的最大效率值时，微控制器控制二轴滑台(4)，二轴滑台(4)微调发射线圈(11)的位置，直至所述接收线圈的充电效率达到预设的最大效率值，实现发射线圈(11)位置自检，将此位置作为发射线圈(11)定位最佳位置。