一种基于视觉辅助技术的自主着陆无人机的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于视觉辅助技术的自主着陆无人机，包括无人机机体和自主着陆系统，所述自主着陆系统包括DSP处理器、GPS定位模块、摄像模块、图像处理模块、飞行控制系统、电源模块，所述GPS定位模块、摄像模块、图像处理模块、飞行控制系统分别与所述DSP处理器相连，所述电源模块为整个无人机自主着陆系统提供电源，还包括着陆灯，所述着陆灯与所述DSP处理器相连。本实用新型提高了着陆的精确度，并且在夜间也可以实现精准着陆。
【专利说明】
一种基于视觉辅助技术的自主着陆无人机
技术领域
[0001]本实用新型涉及无人机技术领域，尤其涉及一种基于视觉辅助技术的自主着陆无人机。
【背景技术】
[0002]无人机(UAV)即无人驾驶飞机(Unmanned Aerial Vehicle)，主要由无人机机体、动力系统、导航与控制系统、起飞和回收装置以及相关电子设备等组成。与有人驾驶飞机相比:无人机可以实现空中悬停、垂直起降，续航时间长、飞行距离远、重量轻、造价小等特点。同时，无人机的低速、低空飞行，有利于获取高分辨、清晰的航拍图像诸多优点，使得其在军用和民用方面倍受欢迎。例如侦察监视、目标定位、战斗评估、定点轰炸、精确打击等军事用途，符合现代战争的“非接触”和“零伤亡”特点。还可应用在场区监控、气象探测、公路巡视、勘探测绘、航空摄影、水灾监视、交通管理、森林火灾救防、电力和线路查巡等民用工作中。总之，无人机的应用前景是极其广阔的。
[0003]无人机的快速发展，我们不可否认。但依旧存在很多问题，亟待解决。最典型的问题就是自主着陆技术。无人机自主着陆是指无人机依靠机载的导航设备和飞行控制系统来进行定位导航并最终控制无人机降落在规定地点的过程。目前无人机自主降落主要有四种方式:惯性导航系统(INS:1nertial Navigat1n System)导航、GPS导航、INS/GPS组合导航系统导航和视觉系统导航。其中基于计算机视觉技术的自主导航，具有经济、获取信息全面且不受电磁波干扰、地域影响等优点，近年来，备受学者的关注。惯性导航系统最大的缺点是误差累积，随着飞行时间的增长，其导航误差不断增大，不利于精确导航。而GPS导航虽然弥补了误差累积的不足，却受地域影响。例如，在室内或者是信号不畅的地方便无法正常工作，且其完全受控于美国，不利于军方使用。
【实用新型内容】
[0004]有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种基于视觉辅助技术的自主着陆无人机，能够克服不能精准着陆的缺陷。
[0005]本实用新型通过以下技术手段解决上述技术问题:
[0006]—种基于视觉辅助技术的自主着陆无人机，包括无人机机体和自主着陆系统，所述自主着陆系统包括DSP处理器、GPS定位模块、摄像模块、图像处理模块、飞行控制系统、电源模块，所述GPS定位模块、摄像模块、图像处理模块、飞行控制系统分别与所述DSP处理器相连，所述电源模块为整个无人机自主着陆系统提供电源，还包括着陆灯，所述着陆灯与所述DSP处理器相连。
[0007]达到的技术效果是，利用GPS导航自主着陆技术，结合计算机视觉技术，实现基于视觉辅助导航的自主着陆。当飞行器依靠GPS定位模块飞临地面时，DSP处理器控制飞机控制系统实现无人机悬停，并通过摄像模块寻找地标，一旦找到地标，摄像模块将图片传给DSP处理器，DSP处理器就会控制图像处理模块对目标图像进行图像预处理，这一过程称为目标搜索阶段;待DSP处理器识别地标之后，飞行控制系统按照图像处理之后的相关定位参数，不断调整无人机姿态并向地标方位前进，直到飞临地标上方一定高度，并保持悬停状态，这一过程称为轨迹跟踪阶段;进而DSP处理器根据图像处理后输出的相关参数，进行无人机状态估计和控制，从而不断调整无人机的状态，使无人机实现平稳匀速下降，最终实现自主着陆，这一过程为自主降落阶段;着陆灯用于在夜间或者光线不足时可以辅助摄像模块采集更加清晰的图像。
[0008]进一步，所述飞行控制系统包括传感器系统，所述传感器系统包括三轴加速度计、陀螺仪、气压传感器和磁罗盘，所述磁罗盘设置在无人机机体外部，所述三轴加速度计、陀螺仪和气压传感器设置在无人机机体内部。三轴加速度计用于测量无人机的加速度，陀螺仪用于检测无人机的俯仰角、滚转角，气压传感器用于检测外界压强，磁罗盘用于检测偏航角。
[0009]进一步，所述着陆灯垂直向下安装在所述无人机机体的底部，所述着陆灯与所述无人机机体固定连接。所述着陆灯用于夜间或光线不足时照射地面，着陆灯可使摄像模块采集到的图片更加清晰，可提高无人机着陆的精确度。
[0010]进一步，所述着陆灯上设置有聚焦环，所述聚焦环位于所述着陆灯的前端。所述着陆灯可以调节光照的强度，通过调节聚焦环可改变着陆灯的光照强度。
[0011]进一步，还包括电机，所述电机带动所述聚焦环旋转，所述电机与所述DSP处理器相连。所述电机可以驱动所述聚焦环的转动，进而调节光照强度。
[0012]进一步，还包括光照传感器，所述光照传感器设置在无人机机体上，所述光照传感器与所述DSP处理器相连。所述光照传感器可检测背景光照强度，当光照不足时，DSP处理器会控制着陆灯开启。
[0013]进一步，所述光照传感器包括光照传感器一和光照传感器二，所述光照传感器一和光照传感器二分别设置在所述无人机机体的侧面和底部。所述光照传感器一用于检测无人机四周的背景光照强度，所述光照传感器二用于检测无人机下部的背景光照强度，可全面检测背景光照强度。
[0014]本实用新型的有益效果:(I)将视觉技术与传统的GPS导航方式相结合，提高了着陆的精确度；(2)在无人机底部设置着陆灯用以辅助摄像模块采集更加清晰的照片，使无人机在夜间及光线不足时也可以精准着陆。
【附图说明】
[0015]图1是本实用新型的框架不意图；
[0016]图2是本实用新型的结构示意图。
【具体实施方式】
[0017]以下将结合附图对本实用新型进行详细说明:
[0018]如图1-2所示:
[0019]—种基于视觉辅助技术的自主着陆无人机，包括无人机机体I和自主着陆系统，所述自主着陆系统包括DSP处理器2、GPS定位模块3、摄像模块4、图像处理模块5、飞行控制系统6、电源模块7，所述GPS定位模块3、摄像模块4、图像处理模块5、飞行控制系统6分别与所述DSP处理器2相连，所述电源模块7为整个无人机自主着陆系统提供电源，还包括着陆灯8，所述着陆灯8与所述DSP处理器2相连。
[0020]所述飞行控制系统6包括传感器系统，所述传感器系统包括三轴加速度计、陀螺仪、气压传感器和磁罗盘，所述磁罗盘设置在无人机机体I外部，所述三轴加速度计、陀螺仪和气压传感器设置在无人机机体I内部。
[0021]所述着陆灯8垂直向下安装在所述无人机机体I的底部，所述着陆灯8与所述无人机机体I固定连接，所述着陆灯8的前端设置有聚焦环，还包括电机、光照传感器一和光照传感器二，所述电机、光照传感器一和光照传感器二分别与所述DSP处理器2相连，所述电机带动所述聚焦环旋转，所述光照传感器一和光照传感器二分别设置在所述无人机机体I的侧面和底部。
[0022]以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
【主权项】
1.一种基于视觉辅助技术的自主着陆无人机，其特征在于:包括无人机机体(I)和自主着陆系统，所述自主着陆系统包括DSP处理器(2)、GPS定位模块(3)、摄像模块(4)、图像处理模块(5)、飞行控制系统(6)、电源模块(7)，所述GPS定位模块(3)、摄像模块(4)、图像处理模块(5)、飞行控制系统(6)分别与所述DSP处理器(2)相连，所述电源模块(7)为整个无人机自主着陆系统提供电源，还包括着陆灯(8)，所述着陆灯(8)与所述DSP处理器(2)相连。2.根据权利要求1所述的一种基于视觉辅助技术的自主着陆无人机，其特征在于:所述飞行控制系统(6)包括传感器系统，所述传感器系统包括三轴加速度计、陀螺仪、气压传感器和磁罗盘，所述磁罗盘设置在无人机机体(I)外部，所述三轴加速度计、陀螺仪和气压传感器设置在无人机机体(I)内部。3.根据权利要求1所述的一种基于视觉辅助技术的自主着陆无人机，其特征在于:所述着陆灯(8)垂直向下安装在所述无人机机体(I)的底部，所述着陆灯(8)与所述无人机机体(I)固定连接。4.根据权利要求3所述的一种基于视觉辅助技术的自主着陆无人机，其特征在于:所述着陆灯(8)上设置有聚焦环，所述聚焦环位于所述着陆灯(8)的前端。5.根据权利要求4所述的一种基于视觉辅助技术的自主着陆无人机，其特征在于:还包括电机，所述电机带动所述聚焦环旋转，所述电机与所述DSP处理器(2)相连。6.根据权利要求1所述的一种基于视觉辅助技术的自主着陆无人机，其特征在于:还包括光照传感器，所述光照传感器设置在无人机机体(I)上，所述光照传感器与所述DSP处理器(2)相连。7.根据权利要求6所述的一种基于视觉辅助技术的自主着陆无人机，其特征在于:所述光照传感器包括光照传感器一和光照传感器二，所述光照传感器一和光照传感器二分别设置在所述无人机机体(I)的侧面和底部。
【文档编号】G05D1/12GK205644286SQ201620443696
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月16日
【发明人】郭瞻, 肖祖铭, 孙小霞
【申请人】景德镇学院