[发明专利]一种基于旋转框检测定位的无人机移动平台着陆方法及系统

说明书

一种基于旋转框检测定位的无人机移动平台着陆方法及系统，涉及无人机着陆技术领域，用以解决现有无人机在对地面移动平台着陆时由于无法获得地面移动平台的准确位置而导致着陆失败的问题。本发明首先通过无人机机载相机对地面移动平台所在区域进行覆盖搜索采集图像；基于旋转框检测算法获得地面移动平台在图像中的实时位置，并根据坐标转换关系获取无人机和地面移动平台的实时相对距离；根据实时相对距离对无人机行进路径进行动态规划，使得无人机按照规划的行进路径靠近地面移动平台，当实时相对距离达到预设距离阈值时开始着陆；在着陆过程中根据实时相对距离调整无人机飞行速度。本发明对于任意方向的地面平台的检测框选都具有很好的贴合性。

技术领域

本发明涉及无人机着陆技术领域，具体涉及一种基于旋转框检测定位的无人机移动平台着陆方法及系统。

背景技术

多旋翼无人机已经广泛应用于公共安全、空间测绘、能源勘探、电力巡检等各行业领域中，在实际应用中，由于无人机载重及电池容量限制，无人机的续航能力往往成为限制无人机能力发挥的主要因素，一种常用的解决办法是利用地面车辆与无人机协同执行任务，当无人机电量不足或当前任务完成时，返回车辆更换电池或待命来保障无人机继续执行任务的能力。

在多机任务执行过程中，地面车辆往往要为多架无人机提供续航保障及地面指挥，因此当部分无人机需要返回地面车辆时，此时车辆仍在执行任务而处于运动状态，需要无人机具备一定的移动平台着陆能力；同时，由于无人机的任务执行环境往往十分复杂，强拒止环境下可能存在较大的通讯干扰导致空地之间通讯链路断开，此时无人机与地面无法正常进行通讯与数据传输，需要无人机具备不依赖外界通信的独立着陆能力。常用的无人机移动着陆方法主要包括：(1)基于空地协同通讯，由地面移动平台将自身位置姿态实时发送给无人机用于着陆的规划与控制，但此方法容易受到通讯模块的延迟及信号干扰等影响；(2)基于合作标志，在地面移动平台上布置特定的合作标志，由无人机相机捕获并对标志进行几何解算获取地面平台的位置姿态从而进行着陆控制，此方法针对不同的标志需设计不同的解算方法且地面平台有些情况不便布置合作标志。

发明内容

鉴于以上问题，本发明提出一种基于旋转框检测定位的无人机移动平台着陆方法及系统，用以解决现有无人机在对地面移动平台着陆时由于无法获得地面移动平台的准确位置而导致着陆失败的问题。

根据本发明一方面，提供一种基于旋转框检测定位的无人机移动平台着陆方法，该方法包括以下步骤：

步骤一、基于预规划路径，无人机通过机载相机对地面移动平台所在区域进行覆盖搜索采集，获取包含地面移动平台的图像；

步骤二、基于旋转框检测算法对包含地面移动平台的图像进行处理，获得地面移动平台在图像中的实时位置；

步骤三、根据地面移动平台在图像中的实时位置计算获得其在无人机机载NED坐标系下的实时位置，从而获得无人机和地面移动平台之间的实时相对距离；

步骤四、根据所述实时相对距离对无人机行进路径进行动态规划，获取规划行进路径；

步骤五、无人机根据规划行进路径移动靠近地面移动平台，当所述实时相对距离达到预设距离阈值时开始着陆；

步骤六、在着陆过程中，根据无人机和地面移动平台的实时相对距离来调整无人机的飞行速度。

进一步地，步骤一中所述路径的预规划为：设置地面移动平台所在区域为凸多边形，以所述凸多边形最长边为主轴方向，按逆时针顺序生成凸多边形的顶点列表；选定搜索起点，使无人机沿主轴方向行进，每当到达所述凸多边形边界时转弯掉头机动，沿反方向返回，然后沿主轴方向上行，循环往复直到到达或离开距离搜索起点所在起始边最远的顶点，覆盖搜索采集完成。