一种无人直升机的着舰控制方法.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CN109613923A(43)申请公布日2019.04.12(21)申请号201811315494.7(22)申请日2018.11.06(71)申请人武汉华中天经通视科技有限公司地址430223湖北省武汉市江夏区庙山开发区江夏大道特1号(72)发明人胡昆钰韩根甲张奇婕(74)专利代理机构武汉凌达知识产权事务所(特殊普通合伙)42221代理人刘念涛宋国荣(51)Int.Cl.G05D1/08(2006.01)G05D1/10(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图3页(54)发明名称一种无人直升机的着舰控制方法(57)摘要本发明公开了一种无人直升机的着舰控制方法，采用平面靶标法对机载光电设备中电视传感器的最大视场进行内方位元素标定，采用轮廓提取算法提取电视传感器图像上已知几何关系的标识点，采用正交迭代优化的OPnP位置姿态估计方法解算无人直升机相对于停机坪各角点的相对位置姿态，实现了对无人机与舰船停机坪相对位置姿态的快速测量，特别适用于舰载无人直升机光电辅助着舰，具有极高的推广使用价值。CN109613923ACN109613923A权利要求书1/1页1.一种无人直升机的着舰控制方法，其特征在于：包括以下步骤步骤一，采用平面靶标法对机载光电设备中电视传感器的最大视场进行内方位元素标校；步骤二，在无人直升机起飞前，对停机坪上着舰标识的各角点的平面几何关系进行预先测定；步骤三，在无人直升机起飞并进入助降范围后，保证着舰标识出现在电视传感器的视场中心区域内，记录此时机载光电设备的方位角Az和俯仰角El；步骤四，实时获取电视传感器的单帧图像，采用轮廓提取算法提取出与着舰标识角点对应的像点坐标；步骤五，解算出电视传感器视场中心与着舰标识各角点之间的相对位置姿态关系，从而辅助完成无人直升机的自动/半自动着舰。2.根据权利要求1所述的一种无人直升机的着舰控制方法，其特征在于，所述的着舰标识具有10个角点。3.根据权利要求1所述的一种无人直升机的着舰控制方法，其特征在于，步骤四中的轮廓提取算法具体为：首先提取原始图像的轮廓，在经过高斯滤波、Cany边缘提取后，先提取二值图像中的直线，存储了直线信息后去掉二值图像上的直线信息，再进行椭圆信息的提取，根据椭圆和直线的相交关系得到与着舰标识各角点一一对应的像点坐标。4.根据权利要求1所述的一种无人直升机的着舰控制方法，其特征在于，步骤五中相对位置姿态关系的解算具体为：根据电视传感器的内方位元素，求取电视传感器的旋转矩阵R和平移向量T，根据方位角Az和俯仰角El按公式计算无人直升机相对于停机坪的姿态矩阵Rh。2CN109613923A说明书1/3页一种无人直升机的着舰控制方法技术领域[0001]本发明属于机载光电设备技术领域，具体涉及一种舰载无人直升机的光电辅助着舰控制方法。背景技术[0002]当舰载无人直升机计划着舰时，经雷达、GPS等多项手段可引导至舰艇上方50米左右高度。[0003]此时舰船停机坪是一个面积狭小的浮动平台，且会伴随着母舰发生不规则的纵倾、横摇和沉浮运动，理想着舰点可能在短时间内发生数米的改变，对于操作手来说仅靠目视判读很难实现安全着舰。[0004]实现无人直升机与停机坪相对位置姿态测量的辅助着舰方法尚未见报道。发明内容[0005]本发明针对上述背景，提供一种无人直升机的着舰控制方法，结合机载光电设备和舰船停机坪上的着舰标识实现无人直升机相对于停机坪理想着舰点位置姿态的准确测量。[0006]步骤一，采用平面靶标法对机载光电设备中电视传感器的最大视场进行内方位元素标校，获得图像主点坐标(x0，y0）、焦距f以及畸变系数k1、k2；步骤二，在无人直升机起飞前，对停机坪上着舰标识的各角点的平面几何关系进行预先测定；步骤三，在无人直升机起飞并进入助降范围后，保证着舰标识出现在电视传感器的视场中心区域内，记录此时机载光电设备的方位角Az和俯仰角El；步骤四，舰面站实时获取电视传感器的单帧图像，采用轮廓提取算法提取出与着舰标识角点对应的像点坐标；步骤五，根据透视投影变换关系解算出电视传感器视场中心与着舰标识各角点之间的相对位置姿态关系，从而辅助操作手完成无人直升机的自动/半自动着舰。[0007]进一步，所述的着舰标识具有10个角点。[0008]进一步，步骤四中的轮廓提取算法具体为：首先提取原始图像的轮廓，在经过高斯滤波、Cany边缘提取后，先提取二值图像中的直线，存储了直线信息后去掉二值图像上的直线信息，再进行椭圆信息的提取，根据椭圆和直线的相交关系得到与着舰标识各角点一一对应的像点坐标。[0009]进一步，步骤五中相对位置姿态关系的解算具体为：根据电视传感器的内方位元素，采用OPnP算法求取电视传感器的旋转矩阵R