[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

说明书

本发明涉及基于二维码和长直线混合定位的无人机精准降落方法，该方法通过制作二维码和长直线的混合标签降落板；无人机在降落板上方获取下方图像，识别二维码中心并自动与之对齐并降落到一定高度；无人机识别到位于二维码中心的两条长直线，根据长直线在图像中的位置与间距计算其与长直线的相对位姿，与之对齐并精准降落到长直线中心位置。本发明提供的方法解决了无人机高空识别降落板要求尺寸尽量大与低空无法完整识别大尺寸降落板的矛盾，实现了无人机从高空的快速精准稳定降落。

技术领域

本发明涉及无人机视觉定位技术领域，具体是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。

背景技术

近年来，无人机由于灵活性高、成本低稳定性高等优点，在多个领域得到了广泛应用。

目前，无人机自主降落仍存在很多问题。常见的无人机自主降落方法有两种：一种是基于GPS定位的自主降落，无人机根据GPS定位移动到特定坐标的降落点，其缺点是，民用GPS定位精度大都在0.5m以上，且很多受遮挡的环境下GPS信号很弱，导致基于GPS的降落并不够精准和可靠。

另一种是基于图像识别技术的自主降落技术，通过无人机机载电脑识别地面目标降落点，获得无人机与目标降落点的相对位置，指导无人机降落；具体应用时，降落目标一般为二维码，二维码尺寸要足够大以保证无人机在高处可以精确识别，但缺点是，无人机在降落到低处时，受相机视野影响，难以完整识别大尺寸的二维码，导致定位精度受到影响。

总的来说，当无人机处在高处时，期望无人机快速与降落目标对齐并快速下降；当无人机降落到一定高度，接近降落目标时，期望无人机能够精准与降落目标对齐，并缓慢下降避免炸机；因此，对于无人机的降落，需要获取无人机与降落目标的相对高度，以指导无人机在不同高度下做出不同程度的调整，但现有技术提供的解决方案并不能完美匹配上述应用场景。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供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，以解决现有技术中存在的缺陷。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

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，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。