[发明专利]无人飞行器自主着船方法、系统和无人飞行器

权利要求书

1.一种无人飞行器自主着船方法，其特征在于，包括：

实时获取所在飞行空间的三维点云数据；

根据所述三维点云数据对目标船舶进行识别及跟踪，并获取所述目标船舶相对于飞行器的运动状态信息和着船平面的位置姿态信息；

根据飞行器自身的飞行状态信息、所述目标船舶的运动状态信息和所述着船平面的位置姿态信息，控制飞行器安全着船。

2.根据权利要求1所述的无人飞行器自主着船方法，其特征在于，所述飞行器设有能调整感知方向的感知装置，所述感知装置用于实时获取所在飞行空间的所述三维点云数据；所述根据所述三维点云数据对目标船舶进行识别及跟踪，包括：

从获取的所述三维点云数据中提取特征信息，将所述特征信息与目标船舶的特征信息比对，以确定当前感知区域内是否存在所述目标船舶；

在存在所述目标船舶时，对所述目标船舶进行持续跟踪；

在不存在所述目标船舶时，控制调整所述感知装置的当前感知方向，以在调整后感知区域内搜索所述目标船舶，直至搜索到所述目标船舶并进行持续跟踪。

3.根据权利要求2所述的无人飞行器自主着船方法，其特征在于，所述着船平面的位置姿态信息的获取，包括：

根据所述着船平面的特征信息，确定所述目标船舶中着船平面的位置；

根据所述着船平面对应的三维点云数据计算对应的平面方程，并根据所述平面方程的系数得到所述着船平面的法向量；

根据所述着船平面的法向量计算所述着船平面的姿态角。

4.根据权利要求2或3所述的无人飞行器自主着船方法，其特征在于，所述感知装置包括云台及位于所述云台上的激光雷达或双目视觉模组；其中，所述激光雷达用于直接获取所述三维点云数据；

所述双目视觉模组用于实时获取所在飞行空间的图像信息，并根据所述图像信息进行三维信息重建，以得到所述三维点云数据。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的无人飞行器自主着船方法，其特征在于，所述根据飞行器自身的飞行状态信息、所述目标船舶的运动状态信息和所述着船平面的位置姿态信息，控制飞行器安全着船，包括：

在返航进场阶段，根据当前的飞行状态信息和所述目标船舶的运动状态信息确定预备着船路径，并按照所述预备着船路径控制降落至距离所述目标船舶为预设悬停高度的位置；

在悬停跟进阶段，控制在水平方向移动至所述目标船舶上方，并根据所述目标船舶的运动状态信息，控制与所述目标船舶保持水平同步；

在快速着船阶段，控制与所述目标船舶继续保持水平同步以及确定着船点的位置，并控制在竖直方向降落至距离所述着船点为预设安全高度的位置；以及，基于所述着船平面的位置姿态信息，调整飞行姿态及捕捉着船时机，然后控制在所述着船时机安全下降至所述着船平面。

6.根据权利要求5所述的无人飞行器自主着船方法，其特征在于，所述确定着船点的位置，并控制在竖直方向降落至距离所述目标船舶为预设安全高度的位置，包括：

根据实时获取的所述着船平面的位置，确定着船点的位置；

根据所述着船点的位置、所述飞行器的当前飞行高度和距离所述着船点的预设安全高度，计算降落偏差；

控制所述飞行器在水平方向上与所述目标船舶保持相对静止，以及根据所述降落偏差在竖直方向上进行降落，以使所述飞行器到达所述预设安全高度的位置。

7.根据权利要求5所述的无人飞行器自主着船方法，其特征在于，所述基于所述着船平面的位置姿态信息，调整飞行姿态及捕捉着船时机，以控制在所述着船时机安全下降至所述着船平面，包括：

根据所述着船平面的当前姿态角，调整所述飞行器自身的飞行姿态，以使所述飞行器实时与所述着船平面保持相对平行；

在检测到所述飞行器的当前飞行高度到达所述预设安全高度，且所述着船平面的当前姿态角不大于预设姿态角阈值时，确定满足着船时机，然后控制所述飞行器垂直下降至相对平行的所述着船平面上。