一种旋翼无人机视觉着舰引导方法与系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114115345A(43)申请公布日2022.03.01(21)申请号202111382286.0(22)申请日2021.11.19(71)申请人中国直升机设计研究所地址333001江西省景德镇市航空路6-8号(72)发明人宋平李瑜强李怡伟张大高田学稳宋海薇宋乐肖光华张茂(74)专利代理机构中国航空专利中心11008代理人王世磊(51)Int.Cl.G05D1/10(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图1页(54)发明名称一种旋翼无人机视觉着舰引导方法与系统(57)摘要本发明属于航空航天技术领域，具体涉及一种旋翼无人机视觉着舰引导方法与系统。包括机载智能终端和地面辅助标识；机载智能终端包括视觉处理单元、可见光相机和红外相机，可见光相机或红外相机用于实时获取地面辅助标识图像信息，发送给视觉处理单元；视觉处理单元将接收的图像信息与视觉处理单元中的目标图像库进行比对，获取当前采集图像时刻对应的无人机着舰所需要的速度量，并反馈给飞控系统；飞控系统判断无人机当前速度是否满足无人机着舰所需要的速度量。本发明基于图像的视觉伺服控制，实现有监督控制下的无人机自主降落。CN114115345ACN114115345A权利要求书1/2页1.一种旋翼无人机视觉着舰引导系统，其特征在于，包括机载智能终端和地面辅助标识；机载智能终端包括视觉处理单元、可见光相机和红外相机，可见光相机或红外相机用于实时获取地面辅助标识图像信息，发送给视觉处理单元；视觉处理单元将接收的图像信息与视觉处理单元中的目标图像库进行比对，获取当前采集图像时刻对应的无人机着舰所需要的速度量，并反馈给飞控系统；飞控系统判断无人机当前速度是否满足无人机着舰所需要的速度量；若不满足，控制无人机的速度直至满足无人机着舰所需要的速度量；若满足，则控制无人机下降高度，视觉处理单元根据接收的图像信息判断无人机相对地面辅助标识的位置，当地面辅助标识位于光相机和红外相机的视场中心时，飞控系统控制无人机下降高度，完成着舰；当地面辅助标识偏离光相机和红外相机的视场中心时，视觉处理单元重新获取当前采集图像时刻所对应的无人机着舰所需要的速度量，并反馈给飞控系统；飞控系统控制无人机的速度直至满足无人机着舰所需要的速度量。2.根据权利要求1所述的着舰引导系统，其特征在于，地面辅助标识包括嵌套二维码标识和二维码标识周边的红外灯带。3.根据权利要求2所述的着舰引导系统，其特征在于，嵌套二维码标识包括内层二维码和外层二维码，内层二维码嵌套于外层二维码。4.根据权利要求3所述的着舰引导系统，其特征在于，视觉处理单元根据接收的图像信息判断无人机相对外层二维码的位置，当外层二维码位于光相机和红外相机的视场中心时，飞控系统控制无人机下降高度；飞控系统控制无人机下降高度，当下降到可见光相机和红外相机视场不能覆盖外层二维码时，视觉处理单元根据接收的图像信息判断无人机相对内层二维码的位置；当内层二维码位于光相机和红外相机的视场中心时，飞控系统控制无人机下降高度，完成着舰。5.根据权利要求2所述的着舰引导系统，其特征在于，可见光相机的视频分辨率不低于1080P、红外相机视频分辨率不低于800×600P。6.一种旋翼无人机视觉着舰引导方法，利用权利要求1至5任一项所述的着舰引导系统，其特征在于，所述引导方法包括：步骤1：通过可见光相机和红外相机大量采集着舰区域目标图像，建立着舰区域目标图像训练库；步骤2：针对目标图像训练库中采集的每一张图像，标定出每张图像采集时刻旋翼无人机所对应的速度量，作为标签数据；步骤3：建立从图像输入到无人机速度控制量输出的深度神经网络模型；利用完成数据标签后的目标图像训练库对所述神经网络模型进行训练，使神经网络模型能够根据输入的图像来输出速度控制量；利用所述神经网络模型对目标图像训练库中图像进行筛选，形成目标图像库；步骤4：将目标图像库加装至视觉处理单元，视觉处理单元将接收的图像信息与视觉处理单元中的目标图像库进行比对，获取当前时刻采集图像在目标图像库中对应图像的标签数据。7.根据权利要求6所述的视觉着舰引导方法，其特征在于，着舰区域目标图像所包含的2CN114115345A权利要求书2/2页数据包括地面环境和降落平台环境的图像数据；采集过程涵盖不同时间、不同光照条件和不同背景环境。8.根据权利要求6所述的视觉着舰引导方法，其特征在于，速度量包括υx，υy，υz，ωz，分别为航向x、纵向y、垂向z方向的线速度和z轴角速度。3CN114115345A说明书1/4页一种旋翼无人机视觉着舰引导方法与系统技术领域[0001]本发明属于航空航天技术领域，具体涉及一种旋翼无人机视觉着舰引导方法与系统。背景技术[0002]目前，国内外成熟