无人机机身结构、凹槽辅助定位平台及其降落定位方法

无人机机身结构、凹槽辅助定位平台及其降落定位方法
【专利摘要】本发明公开一种无人机机身结构、凹槽辅助定位平台及其降落定位方法，无人机机身采用具有棱边的倒锥形结构设计，并配以设置具有棱边的凹槽侧面的凹槽辅助定位平台，在凹槽侧面的引导以及凹槽侧面棱边的约束下，无人机沿着凹槽侧面自行调整角度向凹槽底面滑行，总体采用进行物理辅助定位，控制成本大幅度降低，而且降落定位精度显著提高。
【专利说明】
无人机机身结构、凹槽辅助定位平台及其降落定位方法
技术领域
[0001]本发明涉及无人机技术领域，特别公开一种无人机机身结构、凹槽辅助定位平台及其降落定位方法。
【背景技术】
[0002]无人驾驶飞机简称“无人机”，英文缩写为“UAV”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。无人机起飞与降落的控制技术得到广泛的关注，特别是无人机的精准降落技术，已尝试引入GPS定位、声纳测距、红外测距等技术。
[0003]专利CN105182994A公开了一种无人机定点降落的方法，结合GPS和计算机视觉技术的高精度定点降落的方法:首先是计算无人机返航悬停高度;第二步是上传返航悬停点GPS坐标及返航指令，使无人机开始返航;第三步使用人工智能算法精确调整无人机水平方位，使无人机位于目标降落点正上方;最后向无人机下达垂直降落指令，无人机降落至地面。专利CN105197252A公开了一种小型无人机降落方法及系统，该方法包括以下步骤:无人机利用GPS/INS组合导航系统进入预降落区域，当无人机进入预降落区域后，和地面降落台间建立通信，同时机载视觉系统搜索降落台标志，并发送指令给地面降落台，然后地面视觉系统利用相对关系搜寻机载标志灯，如果检测目标模糊，或者无法检测，便发送指令给机载控制模块，地面视觉系统再对标志灯进行检测，进而检测到无人机，最后利用相应算法完成无人机的精确定位和跟踪，控制无人机的降落，从而实现无人机的精确自主定位。
[0004]专利CN103955227A公开了一种无人机精准降落的控制方法，用于控制无人机到达预定的降落点，其特征在于，包括以下步骤:步骤一:在降落点放置一个声源，在无人机上放置正四面体麦克风阵列，在每个麦克风的信号输出端设置一个信号放大电路和滤波电路；步骤二:使用GPS导航控制所述无人机到达距离所述降落点1m范围内；步骤三:使用无人机上的处理器计算声源信号到达第二麦克风、第三麦克风、第四麦克风与声源信号到达第一麦克风的时延;步骤四:使用处理器根据声源与麦克风阵列的空间几何关系和时延值计算无人机的偏航角和俯仰角;步骤五:根据偏航角和俯仰角将无人机导航至降落点正上方;步骤六:利用气压高度传感器使无人机精准降落到降落点。专利CN103226356A公开了一种基于图像处理的无人机精确位置降落方法，包括了以下步骤=(I)GPS卫星导航系统使无人机处于地面停机坪上空；(2)利用气压定高计结合超声雷达的测距模块，控制无人机降落离地距离；(3)视觉模块实时识别粗定位识别域，利用霍夫变换与RGB平均值法结合识别停机位，处理出目标降落点坐标；(4)当无人机降落至达到粗定位识别域的阈值条件时，采用步骤
(3)所述算法对精确定位识别域进行精确定位处理；(5)将处理出的偏差量作为输入量，采用双重PID算法控制无人机使之准确降落。
[0005]专利CN204223179U公开了一种带伸缩挂钩定位精准强度高的三旋翼无人机，包括降落架、控制器、红外感应器、伸缩气缸、挂钩、连接杆、连接钢筋、电机和螺旋桨，所述螺旋桨固定在电机的转轴上，所述相邻的两个电机之间通过连接杆相连，所述每个连接杆下方均有降落架，所述控制器通过连接钢筋与对应电机相连，所述控制器底部有伸缩气缸，所述伸缩气缸的伸缩杆的端部固定有挂钩，所述控制器底部固定有红外感应器，所述红外感应器等角度绕控制器的中心线一周。
[0006]上述无人机降落定位技术均采用目前主流的GPS定位并辅助有图像识别定位、声音辅助定位、超声辅助定位、红外辅助定位等，其控制技术复杂、控制机构成本高昂，而且降落定位精度仍难以进一步提高。

【发明内容】

[0007]本发明的目的在于提供一种无人机机身结构，其采用具有棱边的倒锥形结构设计，便于无人机降落时实现物理辅助定位，从而实现控制成本低、而定位精度高的无人机降落定位技术。
[0008]本发明的另一个目的在于提供一种凹槽辅助定位平台，适用于无人机降落时辅助定位，其采用具有棱边的凹槽侧面进行物理辅助定位，降落定位精度高、控制成本低廉。
[0009]本发明的又一个目的在于提供一种无人机降落定位方法，其将无人机机身设计为具有棱边的倒锥形结构，并采用凹槽侧面具有棱边的凹槽辅助定位平台进行物理辅助定位，降落定位精度高、控制成本低廉。
[0010]本发明提供一种无人机机身结构，适用于多旋翼无人机，机身整体呈顶部大、底部小的倒缩结构，包括:
[0011]机身底面，无人机停靠后机身底面直接与凹槽底面吻合；
[0012]机身顶面，位于机身的顶部；以及
[0013]多个机身侧面，位于机身底面和机身顶面之间，并与机身底面、机身顶面相交形成直边或弧边，无人机停靠后机身侧面直接与凹槽侧面吻合；
[0014]所述多个机身侧面相交形成棱边，所述棱边与所述直边或弧边共顶点；
[0015]所述机身顶面与所述多个机身侧面相交的多条直边或弧边围合成的区域，沿着机身底面的垂向投影后的面积，大于所述机身底面与所述多个机身侧面相交的多条直边或弧边围合成的区域的面积。
[0016]较佳的，所述机身底面为平面，多个机身侧面为平面或者曲面。
[0017]较佳的，所述机身侧面为四个平面，四个平面相交形成四条由机身顶面向机身底面延伸的直线棱边，所述机身整体呈倒锥形。
[0018]较佳的，所述机身侧面为四个曲面，四个曲面相交形成四条由机身顶面向机身底面延伸的弧线棱边，所述机身整体呈倒锥形。
[0019]本发明还提供一种凹槽辅助定位平台，适用于无人机降落时辅助定位，其内设置一凹槽，所述凹槽包括:
[0020]凹槽底面，用于承载无人机机身，无人机停靠后机身底面直接与凹槽底面吻合；
[0021]凹槽顶面，成型于凹槽辅助定位平台的顶部；以及
[0022]多个凹槽侧面，位于凹槽底面和凹槽顶面之间，并与凹槽底面、凹槽顶面相交形成直边或弧边，无人机停靠后机身侧面直接与凹槽侧面吻合；
[0023]所述多个凹槽侧面相交形成棱边，所述棱边与所述直边或弧边共顶点；
[0024]所述凹槽顶面与所述多个凹槽侧面相交的多条直边或弧边围合成的区域，沿着凹槽底面的垂向投影后的面积，大于所述凹槽底面与所述多个凹槽侧面相交的多条直边或弧边围合成的区域的面积；
[0025]所述凹槽整体呈顶部大、底部小的倒缩结构。
[0026]较佳的，所述凹槽底面为平面，多个凹槽侧面为平面或者曲面。
[0027]较佳的，所述凹槽侧面为四个平面，四个平面相交形成四条由凹槽顶面向凹槽底面延伸的直线棱边，所述凹槽整体呈倒锥形。
[0028]较佳的，所述凹槽侧面为四个曲面，四个曲面相交形成四条由凹槽顶面向凹槽底面延伸的弧线棱边，所述凹槽整体呈倒锥形。
[0029]当无人机进入到倒锥形凹槽的上方时，利用凹槽倒锥侧面的引导，使得无人机准确降落到指定的位置，弥补一般传感器定位精度不足的缺陷，大大提高无人机定点降落的精准度。
[0030]凹槽结构具有一定的棱边，可以使得无人机下降过程中具有一定角度的自行矫正功能，当无人机倒锥形侧边接触到凹槽辅助定位平台的凹槽侧面时，在重力分力的作用下能驱使无人机自动转动一定的小角度而准确地与凹槽侧面对位，使得无人机机身指向固定方向进行滑落。
[0031]本发明还提供一种无人机降落定位方法，包括如下步骤:
[0032]步骤1:具有上述无人机机身结构的无人机降落至上述的凹槽辅助定位平台的凹槽上方；
[0033]步骤2:在凹槽侧面的引导以及凹槽侧面棱边的约束下，无人机沿着凹槽侧面自行调整角度向凹槽底面滑行；
[0034]步骤3:无人机机身底面与凹槽底面接触吻合，即完成精准定位降落。
[0035]本发明的有益效果有:
[0036]1、无人机机身采用具有棱边的倒锥形结构设计，并配以设置具有棱边的凹槽侧面的凹槽辅助定位平台，总体采用进行物理辅助定位，控制成本大幅度降低，而且降落定位精度显著提高。
[0037]2、凹槽侧面具有一定的棱边，使得无人机下降过程中具有一定角度的自行矫正功能，在重力分力的作用下能驱使无人机自动转动一定的小角度而准确地与凹槽侧面对位，使得无人机机身指向固定方向进行滑落。
[0038]3、凹槽侧面采用曲面替代锥体斜面的平面结构，能够更好的减少摩擦，使无人机更为顺利地滑入凹槽辅助定位平台的凹槽中。
[0039]下面将结合附图和【具体实施方式】对本发明做进一步说明。
【附图说明】
[0040]图1为实施例1的无人机以及凹槽辅助定位平台的立体结构示意图。
[0041]图2为实施例1的无人机以及凹槽辅助定位平台的剖视结构示意图。
[0042]图3为实施例2的无人机以及凹槽辅助定位平台的立体结构示意图。
[0043]图4为实施例2的无人机以及凹槽辅助定位平台的剖视结构示意图。
[0044]图中，1-机身，2-凹槽，11-机身底面，13-机身侧面，21-凹槽底面，22-凹槽顶面，23-凹槽侧面。
【具体实施方式】
[0045]通过下面给出的本发明的具体实施例可以进一步清楚地了解本发明，但它们不是对本发明的限定。具体实施例中没有详细叙述的部分是采用现有技术、公知技术手段和行业标准获得的。
[0046]实施例1
[0047]请结合参看附图1和2，本发明中无人机的机身结构采用如下设计:机身I整体呈顶部大、底部小的倒缩结构，包括:
[0048]机身底面11，无人机停靠后机身底面直接与凹槽底面21吻合；
[0049]机身顶面，位于机身的顶部；以及
[0050]多个机身侧面13，位于机身底面11和机身顶面之间，并与机身底面11、机身顶面相交形成直边或弧边，无人机停靠后机身侧面直接与凹槽侧面23吻合；
[0051 ]所述多个机身侧面13相交形成棱边，所述棱边与所述直边或弧边共顶点；
[0052]所述机身顶面与所述多个机身侧面相交的多条直边或弧边围合成的区域，沿着机身底面的垂向投影后的面积，大于所述机身底面与所述多个机身侧面相交的多条直边或弧边围合成的区域的面积。
[0053]本实施例中，所述机身底面为平面，所述机身侧面为四个平面，四个平面相交形成四条由机身顶面向机身底面延伸的直线棱边，所述机身整体呈倒锥形。当然，为了机身定位的便捷以及机身的美观，一般机身底面一般设计为平面，但在必要时，也可以依据需要设计为曲面。对于机身侧面的数量选择不加以限制，但至少为两个，以使得其至少形成一条棱边，以约束无人机降落时在凹槽内定位和滑动，以使其在重力分力的作用下能驱使无人机自动转动一定的小角度而准确地与凹槽侧面对位。
[0054]相应地，本实施例的凹槽辅助定位平台内设置的凹槽结构设计如下，所述凹槽2包括:
[0055]凹槽底面21，用于承载无人机机身1，无人机停靠后机身底面11直接与凹槽底面21吻合；
[0056]凹槽顶面22，成型于凹槽辅助定位平台的顶部；
[0057]多个凹槽侧面23，位于凹槽底面21和凹槽顶面22之间，并与凹槽底面21、凹槽顶面22相交形成直边或弧边，无人机停靠后机身侧面13直接与凹槽侧面23吻合；
[0058]所述多个凹槽侧面23相交形成棱边，所述棱边与所述直边或弧边共顶点；
[0059]所述凹槽顶面与所述多个凹槽侧面相交的多条直边或弧边围合成的区域，沿着凹槽底面的垂向投影后的面积，大于所述凹槽底面与所述多个凹槽侧面相交的多条直边或弧边围合成的区域的面积；
[0060]所述凹槽整体呈顶部大、底部小的倒缩结构。
[0061]本实施例中，所述凹槽底面为平面，所述凹槽侧面为四个平面，四个平面相交形成四条由凹槽顶面向凹槽底面延伸的直线棱边，所述凹槽整体呈倒锥形。
[0062]具有本实施例的无人机机身结构的无人机，在本实施例的凹槽辅助定位平台上降落定位方法，包括如下步骤:
[0063]步骤1:具有上述无人机机身结构的无人机降落至上述的凹槽辅助定位平台的凹槽上方；
[0064]步骤2:在凹槽侧面的引导以及凹槽侧面棱边的约束下，无人机沿着凹槽侧面自行调整角度向凹槽底面滑行；
[0065]步骤3:无人机机身底面与凹槽底面接触吻合，即完成精准定位降落。
[ΟΟ??]并具有如下特点:
[0067]当无人机进入到倒锥形凹槽的上方时，利用凹槽倒锥侧面的引导，使得无人机准确降落到指定的位置，弥补一般传感器定位精度不足的缺陷，大大提高无人机定点降落的精准度。
[0068]凹槽结构具有一定的棱边，可以使得无人机下降过程中具有一定角度的自行矫正功能，当无人机倒锥形侧边接触到凹槽辅助定位平台的凹槽侧面时，在重力分力的作用下能驱使无人机自动转动一定的小角度而准确地与凹槽侧面对位，使得无人机机身指向固定方向进行滑落。
[0069]实施例2
[0070]请结合参看附图3和4，本实施例的无人机机身结构设计、凹槽辅助定位平台的凹槽结构设计以及降落定位方法与实施例1基本相同，但是在无人机机身侧面、凹槽侧面采用曲面设计，相应地实施例1中的直线棱边变化为弧线棱边。机身侧面、凹槽侧面采用曲面替代锥体斜面的平面结构，能够更好的减少摩擦，使无人机更为顺利地滑入凹槽辅助定位平台的凹槽中。
[0071]当然，本实施例中虽然也采用四个曲面组成机身侧面、凹槽侧面的结构设计，但是其曲面的数量并不加以限制，只需要满足“至少为两个”的条件即可，这样就使得其至少形成一条棱边，以约束无人机降落时在凹槽内定位和滑动，以使其在重力分力的作用下能驱使无人机自动转动一定的小角度而准确地与凹槽侧面对位。同样地，还可以将机身侧面、凹槽侧面的一部分设计为平面，另一部分设计为曲面，只需要机身侧面、凹槽侧面相对应的位置相互匹配吻合即可。
[0072]以上所揭露的仅为本发明的优选实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
【主权项】
1.一种无人机机身结构，适用于多旋翼无人机，其特征在于:机身整体呈顶部大、底部小的倒缩结构，包括: 机身底面，无人机停靠后机身底面直接与凹槽底面吻合； 机身顶面，位于机身的顶部；以及 多个机身侧面，位于机身底面和机身顶面之间，并与机身底面、机身顶面相交形成直边或弧边，无人机停靠后机身侧面直接与凹槽侧面吻合； 所述多个机身侧面相交形成棱边，所述棱边与所述直边或弧边共顶点； 所述机身顶面与所述多个机身侧面相交的多条直边或弧边围合成的区域，沿着机身底面的垂向投影后的面积，大于所述机身底面与所述多个机身侧面相交的多条直边或弧边围合成的区域的面积。2.根据权利要求1所述的无人机机身结构，其特征在于:所述机身底面为平面，多个机身侧面为平面或者曲面。3.根据权利要求2所述的无人机机身结构，其特征在于:所述机身侧面为四个平面，四个平面相交形成四条由机身顶面向机身底面延伸的直线棱边，所述机身整体呈倒锥形。4.根据权利要求2所述的无人机机身结构，其特征在于:所述机身侧面为四个曲面，四个曲面相交形成四条由机身顶面向机身底面延伸的弧线棱边，所述机身整体呈倒锥形。5.—种凹槽辅助定位平台，适用于无人机降落时辅助定位，其特征在于:其内设置一凹槽，所述凹槽包括: 凹槽底面，用于承载无人机机身，无人机停靠后机身底面直接与凹槽底面吻合； 凹槽顶面，成型于凹槽辅助定位平台的顶部；以及 多个凹槽侧面，位于凹槽底面和凹槽顶面之间，并与凹槽底面、凹槽顶面相交形成直边或弧边，无人机停靠后机身侧面直接与凹槽侧面吻合； 所述多个凹槽侧面相交形成棱边，所述棱边与所述直边或弧边共顶点； 所述凹槽顶面与所述多个凹槽侧面相交的多条直边或弧边围合成的区域，沿着凹槽底面的垂向投影后的面积，大于所述凹槽底面与所述多个凹槽侧面相交的多条直边或弧边围合成的区域的面积； 所述凹槽整体呈顶部大、底部小的倒缩结构。6.根据权利要求5所述的凹槽辅助定位平台，其特征在于:所述凹槽底面为平面，多个凹槽侧面为平面或者曲面。7.根据权利要求6所述的凹槽辅助定位平台，其特征在于:所述凹槽侧面为四个平面，四个平面相交形成四条由凹槽顶面向凹槽底面延伸的直线棱边，所述凹槽整体呈倒锥形。8.根据权利要求6所述的凹槽辅助定位平台，其特征在于:所述凹槽侧面为四个曲面，四个曲面相交形成四条由凹槽顶面向凹槽底面延伸的弧线棱边，所述凹槽整体呈倒锥形。9.一种无人机降落定位方法，其特征在于:包括如下步骤: 步骤1:具有根据权利要求1至4中任一项所述的无人机机身结构的无人机降落至根据权利要求5至8中任一项所述的凹槽辅助定位平台的凹槽上方； 步骤2:在凹槽侧面的引导以及凹槽侧面棱边的约束下，无人机沿着凹槽侧面自行调整角度向凹槽底面滑行； 步骤3:无人机机身底面与凹槽底面接触吻合，即完成精准定位降落。
【文档编号】B64C1/00GK105966594SQ201610304388
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年5月10日
【发明人】文放, 魏俊豪
【申请人】傲飞创新科技（深圳）有限公司