[发明专利]一种基于无人机的PAPI飞行校验方法和系统

说明书

本发明涉及一种基于无人机的PAPI飞行校验方法和系统。所述方法包括：基于PAPI信号灯设备数据，生成飞行任务数据；启动具有摄像装置无人机按照所述飞行任务数据飞行，从所述无人机接收所述摄像装置拍摄的PAPI信号灯灯光的视频图像以及所述无人机的定位数据；根据所接收的PAPI信号灯灯光的视频图像以及所述无人机的定位数据，计算所述无人机相对于地面PAPI信号灯的方位和仰角数据，识别PAPI信号灯的位置和灯光颜色，对PAPI信号灯进行校验。本发明实施例实现了基于PAPI信号灯设备数据的飞行任务数据的自动生成及上传，使无人机在飞行校验过程中自动飞行，提高了校验精度，简化了无人机的操控难度，降低了安全风险。

技术领域

本发明属于无人机飞行校验领域，涉及一种基于无人机的PAPI飞行校验方法和系统。

背景技术

精密进近坡度指示器(Precision Approach Path Indicator，PAPI)安装于机场跑道一侧，由四盏独立的信号灯组成，为飞行员提供信息用于控制飞机的进近高度。精密进近坡度指示器的灯罩采用菲涅尔透镜，使得飞行员能够远距离观察到灯光。精密进近坡度指示器PAPI的工作原理是通过灯光颜色来指示进近过程中飞机的高度，如显示出两红两白(由左至右)就代表飞机进近时高度正确，其下滑角度为3°；显示为一白三红，代表飞机的下滑角度为2.8°，低于正常下滑角；显示为四红，代表飞机的下滑角已经低于2.5°，已经大幅低于正常下滑角；显示为四白，则代表飞机的下滑角度已经高于3.5°，大幅高于正常的下滑角。

现有技术中，对精密进近坡度指示器PAPI的校验通常采用飞行校验方式，飞行校验飞机水平飞行，由飞行员在飞行过程中观察灯光由红变白时刻触发事件，飞行校验装置根据触发事件时刻的飞机位置和精密进近坡度指示器PAPI的灯光地面坐标计算当前的仰角，并依此对精密进近坡度指示器PAPI的灯光角度进行校验检查，指导地面调整精密进近坡度指示器PAPI的灯光仰角达到符合标准规范的状态。

但是，由于有人机飞行速度快，飞行员对灯光颜色判断有一定的时间延迟，会影响精密进近坡度指示器PAPI的灯光校验精度。同时，飞行校验飞机体型较大，校验成本较高。

发明内容

为了解决上述在PAPI飞行校验过程中有人机精度低、成本高的技术问题，本发明提出了一种基于无人机的PAPI飞行校验方法和系统。

所述基于无人机的PAPI飞行校验方法包括：

基于PAPI信号灯设备数据，生成飞行任务数据；

启动具有摄像装置的无人机按照所述飞行任务数据飞行，从所述无人机接收所述摄像装置拍摄的地面的PAPI信号灯灯光的视频图像以及所述无人机的定位数据；

根据所接收的PAPI信号灯灯光的视频图像以及所述无人机的定位数据，计算所述无人机相对于地面的PAPI信号灯的方位和仰角数据，并且识别所述PAPI信号灯的位置和灯光颜色；

基于所述无人机相对于PAPI信号灯的方位和仰角数据，以及所述PAPI信号灯的位置和灯光颜色，对所述PAPI信号灯进行校验。

在一个实施例中，所述识别所述PAPI信号灯的位置，包括：逐帧分析所接收的PAPI信号灯灯光的视频图像，并利用计算机视觉的轮廓检测方法自动识别所述视频图像的视频帧中PAPI信号灯的位置。

在一个实施例中，所述利用计算机视觉的轮廓检测方法自动识别所述视频图像的视频帧中PAPI信号灯的位置，包括：针对每个视频帧，

检测视频帧中像素的亮度分布，取亮度均值和最高亮度值的平均值作为亮度门限，并基于所述亮度门限对视频帧进行二值化处理，其中，低于所述亮度门限的像素标记为黑色，高于所述亮度门限的像素标记为白色；

对视频帧进行形态学开操作以去除杂点；

通过查找轮廓得到视频帧中亮点的轮廓集合，用霍夫圆检测算法得到视频帧中的圆形图案；