一种无人机光引导降落系统及方法与流程

本发明涉及一种无人机降落系统，尤其涉及一种无人机光引导降落系统。

背景技术：

随着无人机技术特别是多旋翼无人机技术的发展，无人机产品在通信、电力、航拍、农业等领域都得到了广泛的运用。

无人机的自动起飞和飞行控制目前已经较为成熟，可以依靠无人机的飞控系统与卫星导航想结合来实现，无人机的自主精准降落是目前较难解决的一个问题。

《一种基于单幅跑道图像的无人机降落位姿测量新方法》《国防科技大学学报》2008年第1期公开了一种基于单幅跑道图像视觉的无人机自主降落方法，其方法是是通过分析机载摄像机系统对着陆区域的成像，获取无人机降落过程中的位置和姿态参数，当无人机已经位于降落下滑道内并下降至较低高度时，由于无法继续在图像中同时获得跑道和其他参考标志的情况下，仅利用单幅跑道图像计算得到无人机降落的位姿参数，来提供无人机飞控系统完成无人机自主降落，不足之处是需要在无人机上安装记载摄像设备，并要经过复杂的图像处理和算法来识别降落位置，设备较为复杂。

技术实现要素：

为了解决以上问题本发明提供了一种结构简单，成本低，引导降落精度高的无人机光引导降落系统。

为了解决以上问题，本发明采用了以下技术方案：

一种无人机光引导降落系统，包括光电方位误差接收装置和地面降落点光引导平台。地面降落点光引导平台发射一束光信号，位于无人机机腹下的光电方位误差接收装置接收引导光信号，并对接收到的信号进行比较和处理，得到降落偏离误差，控制无人机飞控系统，沿着光波束降落在指定地点。

所述的光电方位误差接收装置包括光电接收器、方位比较器；所述的光电接收器包括光滤波器、光电变换器、电滤波器、解码器、信号识别器。地面降落点光引导平台发射引导光波束，在光电接收器中，先经过光滤波器，滤除地面和空中其余的光干扰信号，，减小误探测概率，再由光电变换器将引导光信号变为电信号；在电滤波器中，滤除无用的噪声和干扰信号，以提高信号探测的灵敏度；解码器对接收信号进行解码，解调出地面降落点光引导平台发射引导光信号中所包含的编码信息，配合信号识别器来识别是否为己方降落引导信号以及是否为本机的降落信(引导多架无人机降落时)号，识别结果电信号输出，供后端方位比较器进行方位比较；无人机在光束引导下降过程中，若偏离引导光束，光电方位误差接收器接收光引导信号，经过方位比较器提取出无人机降落方位偏差；根据方位偏差信号，控制无人机进行降落姿态控制，无人机飞回引导光束照射范围内，直至无人机完成降落。

所述的方位比较器包括2n个x方位比较器和2n个y方位比较器,n≥1；无人机在光束引导下降过程中，若偏离引导光束，光电方位误差接收器接收光引导信号，经过x方位比较器和y方位比较器提取出无人机水平方向两维的降落方位偏差。当然在同一水平面上，不同的角度都可以设置方位比较器。

一种无人机光引导降落方法，包括以下内容：

无人机进入降落区域：无人机进入降落区域，地面降落点光引导平台发射引导光波束，光波束照射覆盖整个无人机。

引导光信号接收识别：地面降落点光引导平台发射引导光波束，在光电接收器中，先经过光滤波器，滤除地面和空中其余的光干扰信号，再由光电变换器将引导光信号变为电信号；在电滤波器中，滤除无用的噪声和干扰信号；解码器对接收信号进行解码，解调出地面降落台发射引导光信号中所包含的编码信息，配合信号识别器来识别是否为己方降落引导信号以及是否为本机的降落信号，识别结果电信号输出，供后端方位比较器进行方位比较。

光电方位误差提取：无人机在光束引导下降过程中，若偏离引导光束，光电方位误差接收器接收光引导信号，经过方位比较器提取出无人机水平方向降落方位偏差。

无人机降落姿态修正：无人机根据光电方位误差接收器输出的降落方位偏差信号，控制无人机进行降落姿态控制，无人机飞回引导光束照射范围内，直至无人机完成降落。

所述的方位比较器包括2n个x方位比较器和2n个y方位比较器,n≥1；无人机在光束引导下降过程中，若偏离引导光束，光电方位误差接收器接收光引导信号，经过x方位比较器和y方位比较器提取出无人机水平方向两维的降落方位偏差。

有益效果：

本发明成本低：本发明摒弃了成本高的记载摄像系统和复杂的图像实时处理系统，运用简单的光敏器件和简单的比较电路来实现降落方位误差的获取，达到提供精准控制无人机降落的目的。

本发明降落精度高：本发明运用地面一定发散角的光束引导，最终降落点在引导光源处，实现无人机精准定点降落。

本发明引导实现方式简单：无人机自行沿光束降落，无需复杂的引导通信设备。

本发明多机同时降落：通过不同引导光源和无人机配对不同信号编码的方式，实现无人机群的独立定点降落。

附图说明

图1为本发明系统的光束引导降落示意图。

图2为本发明系统的光电方位误差接收器原理示意图。

图3为本发明系统的光电接收器原理示意图。

图4为本发明系统的光引导精准降落控制原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作进一步详细说明。

如图1至4所示，本发明提供了一种无人机光引导降落系统，包括光电方位误差接收装置和地面降落点光引导平台。地面降落点光引导平台发射一束光信号，位于无人机机腹下的光电方位误差接收装置接收引导光信号，并对接收到的信号进行比较和处理，得到降落偏离误差，控制无人机飞控系统，沿着光波束降落在指定地点。

所述的光电方位误差接收装置包括光电接收器、2个x方位比较器和2个y方位比较器。所述的光电接收器包括光滤波器、光电变换器、电滤波器、解码器、信号识别器。

地面降落点光引导平台发射引导光波束，在光电接收器中，先经过光滤波器，滤除地面和空中其余的光干扰信号，再由光电变换器将引导光信号变为电信号；在电滤波器中，滤除无用的噪声和干扰信号；解码器对接收信号进行解码，解调出地面降落点光引导平台发射引导光信号中所包含的编码信息，配合信号识别器来识别是否为己方降落引导信号以及是否为本机的降落信号，识别结果电信号输出，供后端的2个x方位比较器和2个y方位比较器进行方位比较。

无人机在光束引导下降过程中，若偏离引导光束，光电方位误差接收器接收光引导信号，经过2个x方位比较器提取出无人机水平面x方向的降落方位偏差，经过2个y方位比较器提取出无人机水平面y方向的降落方位偏差。

根据方位偏差信号，控制无人机进行降落姿态控制，无人机飞回引导光束照射范围内，直至无人机完成降落。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不限制于本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种无人机光引导降落系统及方法，其地面降落点光引导平台发射引导光波束，在光电接收器中，先经过光滤波器，滤除地面和空中其余的光干扰信号，再由光电变换器将引导光信号变为电信号；在电滤波器中，滤除无用的噪声和干扰信号；解码器对接收信号进行解码，解调出地面降落点光引导平台发射引导光信号中所包含的编码信息，配合信号识别器来识别是否为己方降落引导信号以及是否为本机的降落信号，识别结果电信号输出，供后端方位比较器进行方位比较。

技术研发人员：黄波
受保护的技术使用者：中国电子科技集团公司第十四研究所
技术研发日：2017.07.19
技术公布日：2017.10.20