[发明专利]用于基于二维码和长直线混合定位的无人机精准降落方法

权利要求书

1.用于基于二维码和长直线混合定位的无人机精准降落方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)、制作二维码和长直线的混合标签降落板，放置于降落点，所述降落板包括大尺寸二维码和位于二维码中心的长直线；

(2)、无人机通过安装于无人机中心下方的相机获取下方包含降落板的图像；

(3)、机载电脑处理图像，获取二维码中心位置；计算图像中心与二维码中心的偏差；

(4)、以步骤(3)中计算得到的图像中心与二维码中心的偏差作为输入，控制无人机在x,y方向的速度，使图像中心与二维码中心基本对齐；

(5)、图像中心与二维码中心基本对齐之后，无人机以较大速度下降，在下降过程中，如步骤(4)所述，不断修正无人机位置；

(6)、当无人机下降到一定高度时，相机可以获取二维码中心的两条直线图像，机载电脑识别出两条直线，并计算直线在图像坐标系下的倾斜角度、中心点坐标、间距；

(7)、根据步骤(6)中获取的直线在图像坐标系下的倾斜角度，控制无人机偏航角速度，使无人机机头方向与直线方向对齐，并根据直线中心点坐标、两直线间距，粗略估计机体坐标系下无人机与降落板中心相对位置，以机体坐标系下无人机与降落板中心相对位置为参考计算无人机在x,y方向的速度，使图像中心与两直线中心点基本对齐；

(8)、待无人机机头方向与直线方向基本对齐且图像中心与两直线中心点基本对齐之后，根据两直线间距计算无人机与降落板相对高度，以无人机与降落板相对高度为参考控制无人机下降速度，在下降过程中，如步骤(7)所述步骤，不断修正无人机位置；最终实现精准稳定降落。

2.根据权利要求1所述的用于基于二维码和长直线混合定位的无人机精准降落方法，其特征在于：所述降落板包括大尺寸二维码和位于二维码中心的长直线；二维码尺寸：1.5m*1.5m，直线位于二维码中心，尺寸为0.13m*1.5m。

3.根据权利要求2所述的用于基于二维码和长直线混合定位的无人机精准降落方法，其特征在于：所述步骤(3)中，使用大津法对图像进行二值化处理；在二值化图像中识别二维码并计算二维码中心位置；计算图像中心与二维码中心的偏差e₁(t)。

4.根据权利要求3所述的用于基于二维码和长直线混合定位的无人机精准降落方法，其特征在于，步骤(4)具体为：以步骤(3)中计算得到的图像中心与二维码中心的偏差e₁(t)作为输入，控制无人机在x,y方向的速度，使图像中心与二维码中心基本对齐；上述偏差作为PD控制器输入，经PD控制器作用输出无人机在x,y方向上的期望速度u_x,y(t)，控制无人机以此速度移动，具体计算公式如下：

5.根据权利要求4所述的用于基于二维码和长直线混合定位的无人机精准降落方法，其特征在于：图像中心与二维码中心基本对齐之后，无人机以1.5m/s速度下降，在下降过程中，如步骤(4)所述步骤，不断修正无人机位置；

具体过程：获取实时的二维码中心与图像中心的偏差，经PD控制器计算无人机在x,y方向上的期望速度，并执行x,y方向上的速度控制，当二维码中心与图像中心偏差小于阈值K1时，控制无人机以1.5m/s速度下降。

6.根据权利要求5所述的用于基于二维码和长直线混合定位的无人机精准降落方法，其特征在于：当无人机下降到5m左右时，相机可以获取二维码中心的两条直线图像，机载电脑识别出直线，并计算直线在图像坐标系下的倾斜角度、中心点坐标、间距；所述直线识别算法为使用大津法对图像进行二值化处理，使用Hough变换在二值化图中提取直线，获取直线倾斜角度θ(t)、中心点坐标、间距w。