一种飞行装置的自主降落的系统及降落方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种飞行装置降落系统及降落方法，尤其涉及一种飞行装置自主降落系统及降落方法。
【背景技术】
[0002]飞行器的起降是飞行器整个飞行过程中最容易发生故障的阶段，飞行器自主降落功能是飞行器自主飞行功能的先决基础。
[0003]现有的无人机降落方法基本上采用手动操控控制端，通过人工的方式降落无人机到指定地点，这种降落方法无法实现自主降落;随着无人机技术的发展，出现的自主降落功能的飞行器大多采用了基于图像数据处理的方法来降落到指定位置上。
[0004]CN104932522A公开的自主降落方法是通过基于拍摄的图像数据检测出降落目标点的降落位置上，然后形成控制策略。这种采用图像处理的自主降落方法对图像处理的算法要求较高，当出现相近且相似的降落位置时，降落位置的判断将会出现偏差，导致无人机误降。而且这种方法容易受到障碍物和光线的干扰。
[0005]基于以上描述的缺陷，有必要发明一种自主降落方法，使无人机精确自主降落到降落位置上。
【发明内容】
[0006]为了解决以上问题，本发明提供一种飞行装置的自动降落系统，包括:距离获取模块，用于获取飞行装置与目标标记物之间的距离信息和所述目标标记物与所述飞行装置的机头部分在当前飞行方向上的偏离角度信息;航线设计模块，能够根据所述距离信息和所述偏离角度信息来设计飞行装置的降落航线，控制飞行装置执行降落。
[0007]优选地，所述自动降落系统还包括无线测距模块，能够发送和接收无线信号，实现与降落位置处的所述目标标记物之间的信号传输;所述距离获取模块根据所述无线测距模块发送和接收所述无线信号的时间获取所述无线信号在空中的传输时间，并基于所述传输时间来获得所述距离信息和所述偏离角度信息。
[0008]优选地，所述无线测距模块包括让第一射频单元向所述目标标记物发射第一询问信号并接收来自所述目标标记物的第一响应信号的第一射频定位模块和让第二射频单元向所述目标标记物发射第二询问信号并接收来自所述目标标记物的第二响应信号的第二射频定位模块;其中，所述第一响应信号是所述目标标记物基于所接收到的所述第一询问信号后向所述第一射频定位单元所发送的，所述第二响应信号是所述目标标记物基于所接收到的所述第二询问信号后向所述第二射频定位单元所发送的;所述第一射频定位模块能够分别记录所述第一射频单元发射所述第一询问信号的第一时间和收到所述目标标记物发射所述第一响应信号的第二时间以及所述目标标记物接收到所述第一询问信号的第三时间和所述目标标记物发出所述第一响应信号的第四时间；第二射频定位模块能够分别记录所述第二射频单元发射所述第二询问信号的第五时间和收到所述目标标记物发射所述第二响应信号第六时间以及所述目标标记物接收到所述第二询问信号的第七时间和所述目标标记物发出所述第二响应信号的第八时间；其中，所述距离获取模块通过将所述第二时间和所述第一时间的差值减去所述第四时间和所述第三时间的差值获取所述第一射频定位单元的第一传输时间，通过将所述第六时间和所述第五时间的差值减去所述第八时间和所述第七时间的差值获取所述第二射频定位单元的第二传输时间，基于所述第一传输时间和所述第二传输时间分别获取所述第一射频定位单元和第二射频定位单元与所述目标标记物之间的第一距离值和第二距离值，并基于所述第一距离值和所述第二距离值以及获取所述距离信息和所述偏离角度信息。
[0009]优选地，所述第一射频定位模块还能够让所述第一射频单元向所述目标标记物发送第三响应信号和所述第二射频定位模块还能够让所述第二射频单元向所述目标标记物发送第四响应信号;所述第一射频定位模块还能够分别记录所述第三响应信号、发送所述第三响应信号的第九时间，以及所述目标标记物接收到所述第三响应信号的第十一时间；第二射频定位模块还能够分别记录所述第四响应信号、发送所述第四响应信号的第十时间，以及所述目标标记物接收到所述第四响应信号的第十二时间；其中，所述距离获取模块还通过将所述第十一时间和所述第四时间的差值减去所述第九时间和所述第二时间的差值获取所述第一射频定位单元的第三传输时间，将所述第十二时间和所述第八时间的差值减去所述第十时间和所述第六时间的差值获取所述第二射频定位单元的第四传输时间，并基于所述第三传输时间和第四传输时间获取所述第一射频定位单元和第二射频定位单元与所述目标标记物之间的第三距离值和第四距离值;将所述第一距离值和所述第三距离值相加后除以2作为所述第一射频定位单元与所述目标标记物的距离，将所述第二距离值和所述第四距离值相加后除以2后的距离作为所述第二射频定位单元与所述目标标记物的距离;所述距离获取模块基于所述第一射频定位单元与所述目标标记物的距离和所述第二射频定位单元与所述目标标记物的距离获取所述距离信息和所述偏离角度信息。
[0010]优选地，所述自动降落系统还包括高度测量模块，能够获取所述飞行装置的第一高度;所述距离获取模块基于所述第一射频定位单元与所述目标标记物的距离、所述第二射频定位单元与所述目标标记物的距离、所述第一高度和所述目标标记物自身的第二高度获取所述距离信息和所述偏离角度信息。
[0011]优选地，所述第一和第二射频定位模块分别具有第一计时模块和第二计时模块，所述第一计时模块能够记录所述第一时间、所述第二时间和所述第九时间，所述第二计时模块能够记录所述第五时间、所述第六时间和所述第十时间；所述目标标记物具有第三计时模块，所述第三计时模块能够记录所述第三时间、所述第四时间、所述第七时间、所述第八时间、所述第十一时间和第十二时间。
[0012]优选地，所述航线设计模块能够根据所述飞行装置的第一高度和所述目标标记物的第二高度，控制所述飞行装置竖直飞行，使其高于所述目标标记物。
[0013]优选地，所述航线设计模块控制所述飞行装置水平飞行至所述目标标记物的上方，并判断飞行装置是否位于所述目标标记物的上方，当所述航线设计模块判断所述飞行装置位于所述目标标记物的上方后，则控制所述飞行装置竖直降落至所述目标标记物上。
[0014]优选地，所述航线设计模块根据所述飞行装置的所述第一高度与所述目标标记物的所述第二高度的差值和所述飞行装置与所述目标标记物之间的距离信息是否相等进行判断所述飞行装置是否位于所述目标标记物的上方。
[0015]优选地，所述航线设计模块还包括调整模块，能够根据所述距离信息和所述偏离角度信息调整所述飞行装置的飞行方向。
[0016]优选地，所述自动降落系统还包括拍摄模块;所述拍摄模块能够旋转，能够从不同方位和视角对目标标记物进行拍摄并获取图像信息;所述航线设计模块能够根据所述拍摄模块的拍摄角度以及拍摄的图像判断所述飞行装置相对于所述目标标记物的位置。
[0017]优选地，当所述航线设计模块判断飞行装置位于目标标记物的上方后，调整所述拍摄模块竖直向下并执行拍摄，根据目标标记物是否在所述拍摄的图像的中心位置判断所述飞行装置是否位于目标标记物的正上方，最后根据判断的结果控制飞行装置水平飞行或者竖直下降。
[0018]优选地，还包括地面终端模块，能够向所述飞行装置发送各种参数或/和各种指令。
[0019]本发明还提供一种飞行装置的自动降落方法，包括:距离获取步骤，获取飞行装置与目标标记物之间的距离信息和所述目标标记物与所述飞行装置的机头部分在当前飞行方向上的偏离角度信息;航线设计步骤，能够根据所述距离信息和所述偏离角度信息来设计飞行装置的降落航线，控制飞行装置执行降落。
[0020]优选地，还包括:无线测距步骤，发送和接收无线信号，实现距离获取模块与降落位置处的所述目标标记物之间的信号传输;在所述距离获取步骤中，根据所述无线测距步骤中发送和接收所述无线信号的时间获取所述无线信号在空中的传输时间，并基于所述传输时间来获得所述距离信息和所述偏离角度信息。
[0021]优选地，所述无线测距步骤包括:让第一射频单元向所述目标标记物发射第一询问信号并接收来自所述目标标记物的第一响应信号和让第二射频单元向所述目标标记物发射第二询问信号并接收来自所述目标标记物的第二响应信号;记录所述第一射频单元发射所述第一询问信号的第一时间和收到所述目标标记物发射所述第一响应信号的第二时间以及所述目标标记物接收到所述第一询问信号的第三时间和所述目标标记物发出所述第一响应信号的第四时间；记录所述第二射频单元发射所述第二询问信号的第五时间和收到所述目标标记物发射所述第二响应信号第六时间以及所述目标标记物接收到所述第二询问信号的第七时间和所述目标标记物发出所述第二响应信号的第八时间；其中，所述第一响应信号是所述目标标记物基于所接收到的所述第一询问信号后向所述第一射频定位单元所发送的，所述第二响应信号是所述目标标记物基于所接收到的所述第二询问信号后向所述第二射频定位单元所发送的；其中，在所述距离获取步骤中，通过将所述第二时间和所述第一时间的差值减去所述第四时间和所述第三时间的差值获取所述第一射频定位单元的第一传输时间，通过将所述第六时间和所述第五时间的差值减去所述第八时间和所述第七时间的差值获取所述第二射频定位单元的第二传输时间，基于所述第一传输时间和所述第二传输时间分别获取所述第一射频定位单元和第二射频定位单元与所述目标标记物之间的第一距离值和第二距离值，并基于所述第一距离值和所述第二距离值以及获取所述距离信息和所述偏离角度信息。
[0022]优选地，在所述无线测距步骤中，让所述第一射频单元向所述目标标记物发送第三响应信号和让所述第二射频单元向所述目标标记物发送第四响应信号;记录所述第三响应