一种无人机追踪降落方法及系统

文档序号:24653065发布日期:2021-04-13 20:28阅读:来源:国知局

技术特征:
1.一种无人机追踪降落方法,其特征在于:包括远距离追踪方法和近距离追踪方法;所述远距离追踪方法包括以下步骤:s1、对目标降落平台拍摄,对拍摄的视频帧进行yolov4

tiny目标识别,识别出精确的目标框后通过eco相关滤波器进行跟踪;s2、判断是否检测到目标降落平台,若是则控制无人机从远处快速接近目标,若否则控制无人机上升运动以获取更广的视角;s3、无人机靠近目标时,判断无人机的位置是否足够靠近目标,是则控制无人机缓慢下降,若否则返回执行步骤s1;s4、判断是否检测到降落平台的apriltag码,若是则执行近距离追踪方法,若否则返回执行步骤s1;所述近距离追踪方法中apriltag码为中心嵌套码,近距离追踪方法包括以下步骤:ss1、在初始检测状态时,无人机处于相对较高的高度,对采集的图像进行apriltag中心嵌套码全局检测;ss2、采用取平均值的方法计算apriltag中心嵌套码的中心,估算无人机与目标降落平台的位置差dx、dy和dz;ss3、激光测距测量出与目标降落平台的高度h,将高度h与估算的dz进行对比,当h与dz相差较多,h/dz>1.1或dz/h>1.1时,舍弃该次估算的位置差数据,反之以h为依据对dx和dy进行比例纠正,得dx

、dy

,此时dx

=dx*(h/dz),dy

=dy*(h/dz);根据激光测距高度h进行无人机的高度运动控制,根据纠正后的水平位置差dx

和dy

进行无人机水平运动的控制。2.根据权利要求1所述的一种无人机追踪降落方法,其特征在于:所述步骤s1包括以下步骤:a1、接收拍摄的视频帧,yolov4

tiny识别到目标后,将精确的目标框发送至eco相关滤波器;a2、利用eco相关滤波器对视频帧中的目标模型进行跟踪;a3、eco相关滤波器跟踪过程中检测视频帧中目标是否丢失,若目标丢失则返回执行步骤s1进行目标识别;若目标没有丢失,则更新目标模型发送至eco相关滤波器,eco相关滤波器继续对目标进行跟踪。3.根据权利要求2所述的一种无人机追踪降落方法,其特征在于:yolov4

tiny目标识别的参数量采用基于深度可分离卷积的反残差结构,减少参数量,并对基于深度学习的特征提取网络进行裁剪压缩,将网络中一些值将近于0的权重参数直接置零;yolov4

tiny目标识别的规则卷积采用可变形卷积。4.根据权利要求2所述的一种无人机追踪降落方法,其特征在于:所述步骤s1中eco跟踪中的目标模型采用稀疏更新模型,且模型采用fhog梯度特征、cn颜色特征和lbp纹理特征三种特征进行融合,根据其特征贡献度大小设置权重比例。5.根据权利要求2所述的一种无人机追踪降落方法,其特征在于:所述步骤s1中eco相关滤波器对目标模型的更新方法还包括以下步骤:b1、接收拍摄的视频帧,并通过yolov4

tiny目标识别输出对应的目标特征图,并得到相关响应图;
b2、设定阈值,将相关响应图的峰值与阈值比较,若峰值低于阈值,舍弃当前帧不对模型进行更新,若峰值高于阈值,则将当前视频帧纳入对模型进行更新。6.根据权利要求1所述的一种无人机追踪降落方法,其特征在于:所述步骤ss3中,控制过程中采用分段切换pid参数的方式,(i)当无人机与目标水平位置差较大时,p参数占比较i参数和d参数大;(ii)当无人机追踪目标到合适范围后,降低p参数,提高i参数;(iii)当无人机在足够靠近目标时,高度降低,镜头视野变小,提高d参数。7.根据权利要求1所述的一种无人机追踪降落方法,其特征在于:所述近距离追踪方法的步骤ss1中,对采集的图像进行apriltag中心嵌套码全局检测的同时还进行迭代卡尔曼滤波的局部检测:apriltag中心嵌套码内部留有一块空白区域不含编码信息,由外往里地进行层层嵌套apriltag码,当原来识别到的apriltag码失效,优先利用迭代卡尔曼滤波算法在预测的局部区域中搜索到更小的apriltag码,同时在进行局部搜索时,降低局部区域的分辨率。8.一种无人机追踪降落系统,应用有如权利要求1

7所述的无人机追踪降落方法,其特征在于:包括无人机拍摄模块、yolov4

tiny识别模块、eco跟踪模块、apriltag码检测模块、控制模块、激光测距模块和降落平台;所述降落平台上设置有apriltag中心嵌套码,所述apriltag中心嵌套码由外往里地进行层层嵌套apriltag码,相邻两侧apriltag码之间留有一块不含编码信息的空白区域;所述无人机拍摄模块用于对降落平台进行视频拍摄,并将视频帧发送至yolov4

tiny识别模块;所述yolov4

tiny识别模块用于对视频帧的降落平台进行目标识别,并将目标发送至eco跟踪模块;所述eco跟踪模块通过所述控制模块控制无人机追踪目标,靠近所述降落平台;所述apriltag码检测模块用于对所述降落平台上的apriltag码进行检测;所述控制模块用于计算与降落平台的距离,并控制无人机的飞行动作;所述激光测距模块用于测量无人机与降落平台之间的高度差。
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