[发明专利]一种基于陆空协同的无人机自主降落控制系统

说明书

本发明涉及无人机导航领域，具体涉及一种基于陆空协同的无人机自主降落控制系统，所述系统包括图像采集模块、视觉信息处理模块、上层飞行控制器模块以及安装有地标的无人车；图像采集模块，用于获取地标的视觉信息；视觉信息处理模块，用于对所述视觉信息进行处理与识别，并解算出无人机与所述无人车的位姿关系；上层飞行控制器模块，用于根据所述位姿关系，控制无人机的位姿及飞行轨迹，完成无人机在无人车上的着陆。通过本发明，实现无人机的自主着陆路径规划，提高无人机着陆成功率，减低专业人员操控成本。

技术领域

本发明涉及无人机导航领域，尤其涉及一种基于陆空协同的无人机自主降落控制系统。

背景技术

无人机技术具有低成本和无人员风险的优势，在航拍、灾后救援、环境监测等许多行业得到了应用，得到了快速发展。与有人驾驶飞机相比，无人机的控制由地面遥控或程序设置实现，在危险、脏乱的环境中作业时对人的身体健康没有影响，保证了作业人员的安全，并且它还能够替代人工重复执行单一任务，提高工作效率。在防控工作中，部分地区将多旋翼无人机普及应用在控防疫情的多个项目中，开辟了多方位立体疫情控防的新时代。

目前的无人机主要由专业操作人员遥控，人力成本高昂，具有很大局限。研究具备自主飞行的无人机对降低人力成本和实现智能化具有重要意义。无人机自主飞行面临的一个挑战性问题是其能否实现安全稳定的自主着陆。在许多场景中，无人机完成任务后需要能够降落在指定区域充电或等待执行下一次任务。传统的引导无人机着陆方式大多依赖INS系统和GPS系统，通常不能提供精确的定位，特别是存在可靠性问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种基于陆空协同的无人机自主降落控制系统，以解决无人机着陆无法提供精确的定位，着陆可靠性低的问题。

基于上述目的，本发明提供了一种基于陆空协同的无人机自主降落控制系统，所述系统包括图像采集模块、视觉信息处理模块、上层飞行控制器模块以及安装有地标的无人车；

图像采集模块，用于获取地标的视觉信息；

视觉信息处理模块，用于对所述视觉信息进行处理与识别，并解算出无人机与所述无人车的位姿关系；

上层飞行控制器模块，用于根据所述位姿关系，控制无人机的位姿及飞行轨迹，完成无人机在无人车上的着陆。

进一步的，所述系统还包括MAVROS通信模块，所述MAVROS通信模块用于将所述位姿关系以自定义消息类型完成视觉信息处理模块与上层飞行控制器模块的通信。

进一步的，所述图像采集模块通过无人机上的摄像头采集图像，从而获取地标的视觉信息。

进一步的，所述图像采集模块包括：

采集单元，用于采集当前的图像；

存储单元，用于存储所述图像的图像信息；

数据交互单元，用于和视觉信息处理模块进行所述图像信息的数据交互。

进一步的，所述视觉信息处理模块包括：

图像处理单元，用于对所述图像信息进行预处理操作，以完成对图像信息的去噪，获得去噪图像；

地标识别单元，用于识别所述去噪图像中的地标，并进行嵌套式分级特征检测，得到地标的特征点；

位姿解算单元，用于利用获取到的特征点求解无人机与无人车的相对位姿。

进一步的，所述MAVROS通信模块包括：

消息类型单元，用于根据位姿关系，自定义消息类型；

ROS库，用于发布和订阅话题，实现上层飞行控制器模块和视觉信息处理模块之间的通信。

进一步的，所述上层飞行控制器模块包括：