技术特征：
1.一种基于激光雷达和相机数据融合的无人机定点降落方法，用于采用livox激光雷达的无人机的降落，其特征在于，包括：相机拍摄无人机下方图像，识别图像中的aruco码，获得aruco码的二维点坐标，根据二维点坐标建立xoy平面；激光雷达扫描无人机下方，获得三维点云及反射强度数据，根据反射强度数据识别aruco码，获得aruco码的三维点云坐标；计算出相机二维点坐标和激光雷达三维点云坐标之间的变换矩阵m，将三维点云投影到xoy平面；根据投影后的三维点云，计算aruco码的中心位置；将中心位置作为坐标原点在xoy平面建立坐标系；将投影后的三维点云数据映射到所述坐标系上；识别aruco码角点，计算无人机与aruco码角点的相对位置，形成无人机移动数据；重复上述步骤，直至无人机与aruco码角点位置对齐，完成定点降落。2.根据权利要求1所述的一种基于激光雷达和相机数据融合的无人机定点降落方法,其特征在于，根据反射强度数据识别aruco码的方法包括：r
l
为黑色图案反射强度的最大值，r
h
为白色图案反射强度的最小值；定义一个中间区间[β1,β2]，β1＝((σ-1)r
l
+r
h
)/σ,β2＝(r
l
+(σ-1)r
h
)/σ,其中σ为预设常量值；若三维点的反射强度小于β1，则将三维点纳入黑色图案区域，若三维点的反射强度大于β2，则将三维点纳入白色图案区域；根据黑色图案区域和白色图案区域，识别出aruco码。3.根据权利要求1所述的一种基于激光雷达和相机数据融合的无人机定点降落方法,其特征在于，反射强度数据与aruco码的图案颜色之间的成本函数为：其中，x
i
表示第i个三维点的反射强度，f1(x
i
)用于确定三维点反射强度是否在中间区间[β1,β2]的范围内，c表示aruco码的正方形格子，表示三维点，用于确定正方形格子c是否包含了三维点用于确定正方形格子c是否包含了三维点v
i
表示第i个点对应的格子的四个顶点，c
i
表示根据反射强度x
i
估计的颜色值，估计的颜色值，表示三维点对应的图案颜色，0表示黑色，1表示白色，f3用以确定三维点云映射错误的三维点位置，f3＝min(δx1,δx2)+min(δy1,δy2)。4.根据权利要求3所述的一种基于激光雷达和相机数据融合的无人机定点降落方法,其特征在于，
三维点云映射错误的三维点位置的确定方法为：当点云错误落入白格时，通过f3＝min(δx1,δx2)+min(δy1,δy2)确定错误落入白格的点云位置，其中δx1表示点云到v
i
确定的正方形格左边的距离，δx2表示点云到v
i
确定的正方形格右边的距离，δy1表示点云到v
i
确定的正方形格上边的距离，δy2表示点云到v
i
确定的正方形格下边的距离；当点云错误落入aruco码外时，通过f3＝min(δx1,δx2)+min(δy1,δy2)确定错误落入aruco码外的点云位置，其中δx1表示点云到正方形格子c左边的距离，δx2表示点云到正方形格子c右边的距离，δy1表示点云到正方形格子c上边的距离，δy2表示点云到正方形格子c下边的距离。5.根据权利要求3所述的一种基于激光雷达和相机数据融合的无人机定点降落方法,其特征在于，xoy平面点集合为：其中，t
r
(θ
m
,t
m
,p
im
)为激光雷达矩阵。6.根据权利要求1所述的一种基于激光雷达和相机数据融合的无人机定点降落方法,其特征在于，计算变换矩阵m的方法为：其中，(u1,v1)表示相机检测的二维点坐标，(x，y，z)表示激光雷达捕捉的三维点云坐标，和均表示相机的焦距，r1为旋转矩阵，t1为平移矩阵。7.根据权利要求1所述的一种基于激光雷达和相机数据融合的无人机定点降落方法,其特征在于，计算aruco码中心位置的方法为：将aruco码的三维点云矩阵沿激光雷达的坐标系p
b
＝(a1,a2,a3)
t
中的三个基向量a1、a2及a3进行分解；两个三维点组合并连接成线段，计算线段与基向量a1、a2及a3的比值，分别记为δ1、δ2及δ3；通过随机抽样一致性算法处理点云，形成估计平面；将比值δ3小于0.01的线段视为在同一平面，并将同一平面的点投影到估计平面上；将投影到估计平面上所有点的坐标通过矩阵变换旋转到xoy平面，并将δ1、δ2与x轴和y轴通过旋转点对齐，其中，定义p
n
×
3,f
为拟合点，为拟合点p
n
×
3,f
的旋转矩阵；计算出旋转点p
n
×
3,fc
的旋转矩阵即为aruco码的中心位置。8.根据权利要求1所述的一种基于激光雷达和相机数据融合的无人机定点降落方法,
其特征在于，将中心位置作为坐标原点在xoy平面建立坐标系的方法为：将中心位置与xoy坐标系的原点重合；将中心位置的值减去旋转点p
n
×
3,fc
的平均值，得到旋转后xoy坐标原点的坐标系。
技术总结
本发明涉及无人机定位技术领域，具体涉及一种基于激光雷达和相机数据融合的无人机定点降落方法，包括：相机识别图像获得Aruco码二维点坐标并建立XOY平面；激光雷达扫描无人机下方，获得三维点云、反射强度数据及Aruco码三维点云坐标；计算变换矩阵M，将三维点云投影到XOY平面；计算Aruco码中心位置并将其作为坐标原点在XOY平面建立坐标系；将投影后的三维点云数据映射到坐标系上；识别Aruco码角点，计算无人机与Aruco码角点的相对位置，完成定点降落。本发明的有益技术效果包括：融合激光雷达与相机数据识别Aruco码角点，提高无人机定点降落的环境适应性，扩大测距范围。扩大测距范围。扩大测距范围。
技术研发人员：李灵峰 孔令华 邹诚
受保护的技术使用者：福建工程学院
技术研发日：2022.09.21
技术公布日：2023/3/7