像特征信息判断飞行器是否进入设定的着陆范围，如果是，则向中央控制模块发送识别命令，否则继续下一轮拍摄；显示单元用于显示视觉图像信息。
[0047]优选地，目标识别单元通过检测视觉图像信息中飞行器是否进入显示单元屏幕的预设坐标范围判断飞行器是否进入着陆范围。需要说明的是，这里的预设坐标范围是二维的，包括横坐标范围和纵坐标范围。通过预先设定一个坐标范围来界定飞行器是否进入着陆范围。，一般情况来说，设定坐标范围时，横坐标的范围与纵坐标的范围相等。比如，设定(-50-50，-50-50)，单位为mm，那么在视觉图像信息中，只要捕捉到飞行器进入到(-50-50，-50-50)的坐标范围内，则可判断飞行器进入了着陆范围，可以开始后续的识别动作。
[0048]本实施例中，视觉图像监视模块采用CMUCam5系列，图像清晰，相应速度快，图像处理为26帧每秒，其与中央控制模块提供RS232串口连接并完成数据信息传输。
[0049]中央控制模块包括色块识别单元、第一 MO]和辅助信息单元；色块识别单元用于接收识别命令并识别飞行器上预先标记的色块，读取色块的轮廓并计算色块的中心坐标和色块拍摄面积；第一 MCU用于根据色块实际面积与色块拍摄面积比对并计算飞行器距离飞行器收发平台的距离，还用于判断色块的中心坐标是否等于视觉图像监视模块的屏幕中心坐标，如果是，则根据飞行器收发平台所在位置直接生成飞行器的方位信息，否则向监控云台发送触发命令，还用于接收监控云台的转动角度并计算飞行器的方位信息；辅助信息单元用于根据飞行器的方位信息和飞行器距离飞行器收发平台的距离生成飞行器的三维辅助位置信息并反馈至后台操控中心供飞行器操作人员参考使用。
[0050]优选地，中央控制模块还包括目标路径单元，用于根据飞行器的实时位置与飞行器收发平台的位置计算飞行器的目标路径并反馈至后台操控中心供飞行器操作人员参考使用。通过目标路径单元可以方便飞行器操作人员操作无人机沿着目标飞行路径飞行，提交降落效率，节约时间。
[0051]本实施例中，中央控制模块我们采用arduinomega2560开发板，其具有54路数字输入/输出口(其中16路可作为PffM输出)，16路模拟输入，4路UART接口，一个16MHz晶体振荡器，一个USB 口，一个电源插座，一个ICSPheader和一个复位按钮，工作电压为5V，输入电压范围为7-12V，输出电压为6-20V，可以通过3种方式供电:外部直流电源通过电源插座供电、电池连接电源连接器的GND和VIN引脚和USB接口直接供电，非常方便。
[0052]监控云台用于接收触发命令并转动直到色块的中心坐标等于视觉图像监视模块的屏幕中心坐标，记录转动角度并发送至第一 MCU。
[0053]本实施例中，监控云台包括水平电机、垂直电机和第二 MCU，第二 MCU接收触发命令并读取水平转动触发命令和垂直转动触发命令，分别对应驱动水平电机和垂直电机转动。通过对监控云台在水平方向和垂直方向分别控制，可以控制监控云台转动并在最短的时间内使色块的中心坐标等于视觉图像监视模块的屏幕中心坐标。提高系统的运行效率，也提高了系统的响应速度。
[0054]本实施例中，水平电机和垂直电机都采用转叶式舵机，其通过高低压油直接作用于转子，具有体积较小、效率较高、重量较轻、结构简单、制造容易以及维护保养方便的优点。
[0055]本发明的飞行器辅助降落控制方法及系统，通过检测无人机的三维位置辅助信息并反馈至视觉图像监视模块显示，方便飞行器操作人员几时掌握无人机的位置及飞行状态，克服了飞行器在降落过程中由于受到气流等外部因素的干扰无法准备降落的缺陷，通过为飞行器操作人员提供准确的三维位置信息从而实现精确降落。
[0056]尽管前面公开的内容示出了本发明的示例性实施例，但是应当注意，在不背离权利要求限定的范围的前提下，可以进行多种改变和修改。根据这里描述的发明实施例的方法权利要求的功能、步骤和/或动作不需以任何特定顺序执行。此外，尽管本发明的元素可以以个体形式描述或要求，但是也可以设想具有多个元素，除非明确限制为单个元素。
【主权项】
1.一种飞行器辅助降落控制方法，其特征在于，包括: 步骤SO1:拍摄飞行器的视觉图像信息； 步骤S02:根据所述视觉图像信息判断飞行器是否进入设定的着陆范围，如果是，则进入步骤S03，否则返回步骤S01 ； 步骤S03:识别飞行器上预先标记的色块，读取所述色块的轮廓并计算所述色块的中心坐标和色块拍摄面积； 步骤S04:根据所述色块实际面积与色块拍摄面积比对并计算飞行器距离飞行器收发平台的距离； 步骤S05:判断所述色块的中心坐标是否等于视觉图像监视模块的屏幕中心坐标，如果是，则根据所述飞行器收发平台所在位置直接生成飞行器的方位信息，进入步骤S09，否则进入步骤S06 ； 步骤S06:控制监控云台转动； 步骤S07:判断所述色块的中心坐标是否等于所述视觉图像监视模块的屏幕中心坐标，如果是，则进入步骤S08，否则返回步骤S06 ; 步骤S08:记录所述监控云台的转动角度，并根据所述监控云台的转动角度计算飞行器的方位信息； 步骤S09:根据飞行器的方位信息与飞行器距离飞行器收发平台的距离生成飞行器的三维辅助位置信息并反馈至后台操控中心供飞行器操作人员参考使用。2.根据权利要求1所述的一种飞行器辅助降落控制方法，其特征在于:所述步骤S02中，判断飞行器是否进入设定的着陆范围的具体实现为:对所述视觉图像信息进行图像处理，提取图像特征信息，根据所述图像特征信息判断飞行器是否进入设定的着陆范围。3.根据权利要求2所述的一种飞行器辅助降落控制方法，其特征在于:所述步骤S02中，通过检测视觉图像信息中飞行器是否进入所述视觉图像监视模块屏幕的预设坐标范围判断飞行器是否进入着陆范围。4.根据权利要求1所述的一种飞行器辅助降落控制方法，其特征在于:所述步骤S06中控制监控云台转动的具体实现为:将所述视觉图像信息中色块中心的横坐标与所述视觉图像监视模块的屏幕中心的横坐标比对，生成水平转动触发命令并控制监控云台水平转动，将所述视觉图像信息中色块中心的纵坐标与所述视觉图像监视模块的屏幕中心的纵坐标比对，生成垂直转动触发命令并控制监控云台垂直转动。5.根据权利要求1至4任一项所述的一种飞行器辅助降落控制方法，其特征在于:所述步骤S09中，还将飞行器所在位置与所述飞行器收发平台之间的目标飞行路径反馈至后台操控中心供飞行器操作人员参考使用。6.一种飞行器辅助降落控制系统，其特征在于:包括视觉图像监视模块、中央控制模块和监控云台； 所述视觉图像监视模块用于拍摄飞行器的视觉图像信息并根据所述视觉图像信息判断飞行器是否进入设定的着陆范围，如果是，则向所述中央控制模块发送识别命令，否则继续下一轮拍摄； 所述中央控制模块包括色块识别单元、第一 MCU和辅助信息单元； 所述色块识别单元用于接收识别命令并识别飞行器上预先标记的色块，读取所述色块的轮廓并计算所述色块的中心坐标和色块拍摄面积； 所述第一 MCU用于根据所述色块实际面积与色块拍摄面积比对并计算飞行器距离飞行器收发平台的距离，还用于判断所述色块的中心坐标是否等于所述视觉图像监视模块的屏幕中心坐标，如果是，则根据所述飞行器收发平台所在位置直接生成飞行器的方位信息，否则向所述监控云台发送触发命令，还用于接收所述监控云台的转动角度并计算飞行器的方位信息； 所述辅助信息单元用于根据飞行器的方位信息和飞行器距离飞行器收发平台的距离生成飞行器的三维辅助位置信息并反馈至后台操控中心供飞行器操作人员参考使用。 所述监控云台用于接收触发命令并转动直到所述色块的中心坐标等于所述视觉图像监视模块的屏幕中心坐标，记录转动角度并发送至所述第一 MCU。7.根据权利要求6所述的一种飞行器辅助降落控制系统，其特征在于:所述视觉图像监视模块包括摄像机、图像处理单元、目标识别单元和显示单元； 所述摄像机用于拍摄飞行器的视觉图像信息； 所述图像处理单元用于对所述视觉图像信息进行图像处理，提取图像特征信息； 所述目标识别单元用于根据所述图像特征信息判断飞行器是否进入设定的着陆范围，如果是，则向所述中央控制模块发送识别命令，否则继续下一轮拍摄； 所述显示单元用于显示所述视觉图像信息。8.根据权利要求7所述的一种飞行器辅助降落控制系统，其特征在于:所述目标识别单元通过检测视觉图像信息中飞行器是否进入所述显示单元屏幕的预设坐标范围判断飞行器是否进入着陆范围。9.根据权利要求6所述的一种飞行器辅助降落控制系统，其特征在于:所述监控云台包括水平电机、垂直电机和第二 MCU，所述第二 MCU接收触发命令并读取水平转动触发命令和垂直转动触发命令，分别对应驱动所述水平电机和垂直电机转动。10.根据权利要求6只9任一项所述的一种飞行器辅助降落控制系统，其特征在于:所述中央控制模块还包括目标路径单元，用于根据飞行器的实时位置与所述飞行器收发平台的位置计算飞行器的目标路径并反馈至后台操控中心供飞行器操作人员参考使用。
【专利摘要】本发明提供一种飞行器辅助降落控制系统，包括视觉图像监视模块、中央控制模块和监控云台。视觉图像监视模块拍摄飞行器的视觉图像信息并根据视觉图像信息判断飞行器是否进入设定的着陆范围，中央控制模块识别飞行器上预先标记的色块，读取色块的轮廓并计算色块的中心坐标和色块拍摄面积；并根据色块实际面积与色块拍摄面积比对并计算飞行器距离飞行器收发平台的距离，监控云台接收触发命令并转动。本发明的飞行器辅助降落控制方法及系统，方便飞行器操作人员几时掌握无人机的位置及飞行状态，克服了飞行器在降落过程中由于受到气流等外部因素的干扰无法准备降落的缺陷，通过为飞行器操作人员提供准确的三维位置信息从而实现精确降落。
【IPC分类】G05D1/10, G01C11/04, G01C11/02
【公开号】CN105278541
【申请号】CN201510556883
【发明人】蔡兆旸, 陶治, 曲高美竹, 白佳林
【申请人】蔡兆旸
【公开日】2016年1月27日
【申请日】2015年9月2日