[发明专利]无人驾驶直升机的自主着航技术

说明书

无人驾驶直升飞机，是一种通过无线电遥控或者由机载电脑程序自主控制航空飞行器；相对固定翼飞机，它起飞、降落都不要跑道，飞行更灵活，因此具有更强的生存能力；与载人飞机相比，首先它不需要飞行员的驾驶室空间，所以无人驾驶直升飞机的体积小，相对而言造价更低；其次，无人驾驶直升飞机无人驾驶的特性，使得它的使用不需考虑飞行员的安全问题和疲劳因素，因而对作战环境要求低，使用起来也更加方便，能用来完成有人驾驶飞机无法完成的任务；最重要的是，无人驾驶直升飞机用途广泛，例如：在民用方面，无人驾驶直升飞机可用于电力巡线与架线，地质灾情探测，交通监控，资源勘测，地图测绘，森林防火，喷洒农药，气象信息搜集，海事搜寻，人烟稀少的国土、海洋监测等方面；在军用方面，无人驾驶直升飞机可用于巡逻，靶机，侦察监视，骗敌诱饵，电子对抗，实施干扰，对地攻击，反潜，校射，预警，通信中继，运输，反导等方面。

技术领域

本发明是以自主着舰是舰载无人驾驶直升飞机的一项重要基本功能；由于中小型舰船上降落空间有限，以及舰船运动时尾部气流极其复杂，飞机在中小型舰船上降落比在陆地或航母上降落危险得多；因此，设计一套高精度的导引系统来辅助无人驾驶直升飞机着舰具有非常重要的研究价值；基于计算机视觉的导引系统作为导引方式的一种，与其他导引方式相比，它具有成本低、精度高、抗干扰能力强等优点。

背景技术

随着海上战场作战手段的不断变化，舰载无人机必将成为现代水面舰艇作战系统必不可少的组成部分；但舰载无人驾驶直升飞机的研制、装备和部署目前还存在着诸多技术难题，其中比较关键的一项技术是无人驾驶直升飞机着舰安全性问题；着舰安全性问题的威胁主要来自两个方面：一是海面气象状况复杂，舰艇随海浪时起时落并伴有左右、前后摇摆；二是舰船空气尾流场结构复杂，影响范围大，且直升机旋翼桨叶柔软细长，旋翼扫掠面积大，对外部气流变化比较敏感，舰船尾流场的不均匀分布特性会导致直升机前冲进入旋涡区，容易发生事故。

发明内容

本发明的解决方案为根据无人驾驶直升飞机降落时先靠近后降落的特点，将无人驾驶直升飞机的导引分为靠近的导引和降落时的导引两个阶段，对不同的导引阶段确定了不同的导引方式；研究了计算机视觉导引需要用到的坐标系及其变换关系，设计了一个识别快速，在不能完全成像情况下还能提供导引信息的辅助降落标志；在靠近导引阶段，研究了辅助降落标志的识别算法与跟踪算法，以及导引信息的提取；对拍摄到的辅助降落标志图像进行实验的结果表明：辅助降落标志易于识别，跟踪算法对辅助降落标志跟踪稳定，能有效提取出导引信息。

具体实施方式

本发明实施如下，在降落导引阶段，研究了着舰点受风浪影响的位置变化规律，以及由此位置变化和飞机位置降低导致的标志只能部分成像，甚至部分边缘成像；针对辅助降落标志部分成像的情况，依据辅助降落标志主体由圆环构成的特点，提出了一个依靠部分圆弧估计得来的圆心位置和图像中心位置关系确定导引信息的类四象限探测器；对部分成像的辅助降落标志的圆心位置估计实验表明：本文针对实际情况的圆心提取算法具有较强的鲁棒性，能有效提取出导引信息。