一种基于红外视觉的无人直升机着舰引导控制方法.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CN108227722A(43)申请公布日2018.06.29(21)申请号201711459598.0(22)申请日2017.12.28(71)申请人南京航空航天大学地址210016江苏省南京市秦淮区御道街29号(72)发明人周城宇甄子洋李佳欢邢冬静杨天开黄一敏(74)专利代理机构江苏圣典律师事务所32237代理人贺翔(51)Int.Cl.G05D1/04(2006.01)G05D1/08(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称一种基于红外视觉的无人直升机着舰引导控制方法(57)摘要本发明公开了一种基于红外视觉的无人直升机着舰引导控制方法，采用红外识别标志作为舰艇甲板上的识别标志，无人直升机采用设置了红外滤光片的摄像机对合作目标进行拍摄。处理时，首先对拍摄的图像进行滤波，并采用阀值化的方法进行二值化处理；然后，进行轮廓提取，得到红外合作目标的轮廓；接着根据红外合作目标的轮廓计算其中心坐标，并计算出无人直升机相对于合作目标的位置误差以及甲板的姿态；最后，无人直升机的位置控制器根据位置误差调整无人直升机的位置，无人直升机根据甲板的姿态调整无人直升机的姿态。本发明控制简单，实时性好，精度高，稳定性好，具有广阔的应用前景。CN108227722ACN108227722A权利要求书1/1页1.一种基于红外视觉的无人直升机着舰引导控制方法，其特征在于，包含如下步骤：步骤1)，采用红外合作目标作为舰艇甲板上的合作目标，用以增强无人直升机对合作目标的识别精度；步骤2)，无人直升机采用设置了红外滤光片的摄像机对合作目标进行拍摄；步骤3)，对拍摄的图像进行滤波；步骤4)，对滤波后的图像采用阀值化的方法进行二值化处理后，进行轮廓提取，得到红外合作目标的轮廓；步骤5)，根据红外合作目标的轮廓计算其中心坐标；步骤6)，根据红外合作目标的中心坐标以及无人直升机预设的目标坐标计算出无人直升机相对于合作目标的位置误差；步骤7)，根据红外合作目标的轮廓计算出甲板的姿态后，计算出无人直升机的目标姿态；步骤8)，采用位置控制器根据无人直升机相对于合作目标的位置误差调整无人直升机的位置，采用姿态控制器根据无人直升机的目标姿态调整无人直升机的姿态；步骤9)重复步骤2)至步骤8)，直至无人直升机着舰。2.根据权利要求1所述的基于红外视觉的无人直升机着舰引导控制方法，其特征在于，步骤2)中所述红外滤光片采用深圳众来科技有限公司的ZL系列、厚度为2mm的红外滤光片。3.根据权利要求1所述的基于红外视觉的无人直升机着舰引导控制方法，其特征在于，步骤1)中所述红外合作目标选择功率为5w、波长930nm的红外LED。4.根据权利要求1所述的基于红外视觉的无人直升机着舰引导控制方法，其特征在于，所述步骤3)中采用高斯滤波器对合作目标的红外图像进行滤波，高斯滤波函数如下：式中，x、y分别是邻域内其他像素与邻域内中心像素的距离，σ是标准差，G(x,y)为求得滤波后图像中与原图像邻域中心像素点对应点的像素值。2CN108227722A说明书1/4页一种基于红外视觉的无人直升机着舰引导控制方法技术领域[0001]本发明涉及导航定位与控制的技术领域，尤其涉及一种基于红外视觉的无人直升机着舰引导控制方法。背景技术[0002]无人机(UnmannedAerialVehicle)是指无人驾驶飞行器，其能够根据所预设的程序进行自主飞行或通过地面人员远程遥控飞行进而完成预定任务，主要用于执行战场侦察、炮火校正、目标指示、战场监视、中继制导、电子对抗等比较危险的任务。相较于其他类型的无人机，无人直升机具有高度的机动性、可悬停、可在狭小的空间垂直起飞和着舰等特点。其军事价值受到了各军事大国的充分重视，并迅速发展成为海军舰队的核心力量和最强大的军备系统。目前，舰载机已成为各国巩固国防力量和提升国际地位的重要基石。[0003]相较于常规的地面着陆，无人直升机自动着舰与之相比有极大区别。狭小的甲板空间以及多变的甲板运动，使得实现无人直升机自动着舰是一项十分复杂且极具挑战的研究方向。阵风紊流、海浪运动、舰尾流和电磁干扰等因素都会对无人直升机着舰产生不利影响，使得无人直升机无法实现高精度、安全可靠的着陆。目前对于无人舰载机的回收方式主要有以下几种:撞网回收、打捞回收、伞降回收以及使用机械臂空中回收等。但是这些方法不能同时兼顾无人直升机回收的安全性、可靠性、快速性以及自主性。因此，高性能的飞行控制系统和高精度的着舰引导技术是无人直升机实现安全精准降落的重要保障。[0004]视觉具有信息量大、无源、自主、精度高等优点，受到研究人员的广泛关注。近20年来，随着计算机视觉算法的改进和模式识别理论的进一步完善，计算机的计算和