一种用于电力巡线无人机的自动定点降落装置及方法
专利汇可以提供一种用于电力巡线无人机的自动定点降落装置及方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种用于电 力 巡线无人机的自动定点降落装置，本发明包括无人机、停机坪、GPS 定位 系统、 计算机视觉 系统和激光定位系统，无人机首先通过GPS定位系统飞行至停机坪附近，通过计算机视觉技术根据标准停机坪标志模板匹配从采集图像中找到停机坪，无人机从而飞行至停机坪上方并旋转至 指定 方向，然后通过激光定位的方式到达停机 位置 的正上方，最后在超声 传感器 的辅助下 垂直降落 ，完成自主精准降落；本发明具有一种定位 精度 高、自主精确降落的优点。，下面是一种用于电力巡线无人机的自动定点降落装置及方法专利的具体信息内容。
1.一种用于电力巡线无人机的自动定点降落装置，包括无人机和停机坪，其特征在于：
还包括GPS定位系统、计算机视觉定位系统和激光定位系统，所述计算机视觉定位系统包括双目摄像头、停机标志、视觉定位算法，所述双目摄像头安装于无人机下部中心两侧，所述停机标志设置在停机坪上，所述视觉定位算法安装在无人机处理芯片中，所述视觉定位算法包括定位处理算法和旋转方向处理算法，所述激光定位系统包括激光发射装置、激光接收装置和激光定位算法，所述激光发射装置安装在停机坪停机位置中心，所述激光接收装置设置在无人机下部中心，激光定位算法安装在无人机处理芯片中。
2.一种用于电力巡线无人机的自动定点降落装置，其特征在于：所述定位处理算法能够根据存储在无人机处理芯片中的停机标志模板从双目摄像头采集到的实时图像中找到停机坪位置，计算无人机的平移飞行方向并提交无人机处理芯片处理，所述旋转方向处理算法能够根据存储在无人机处理芯片中的停机标志模板和双目摄像头采集实时图像中的停机标志计算无人机的偏转角度，并提交无人机处理芯片处理。
3.一种用于电力巡线无人机的自动定点降落装置，其特征在于：所述激光发射装置能向其上方发射激光束，激光束在水平面的投影形状包括但不限于具有圆心的多个同心圆。
4.一种用于电力巡线无人机的自动定点降落装置，其特征在于：所述激光接收装置由矩阵型排列的多个激光接收器组成，激光接收装置位于中心的激光接收器在无人机下方的中心位置，激光接收装置能够接收激光发射装置发射的激光，激光接收器在接收到激光信号时能向无人机处理芯片发送激活信号。
5.一种用于电力巡线无人机的自动定点降落装置，其特征在于：所述激光定位算法能够根据激光接收装置检测到的激光情况计算出圆心坐标和方向，并将圆心坐标和方向提交至无人机处理芯片处理。
6.一种如权利要求1所述的用于电力巡线无人机的自动定点降落方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：无人机向服务器发送降落请求，并等待服务器分配停机坪；
步骤2：无人机根据接收到的目标停机坪信息，在GPS系统的辅助下飞行至指定位置并保持指定飞行高度；
步骤3：开启计算机视觉定位系统，根据获取图像信息寻找停机坪，无人机飞行至停机坪上方，具体包括以下子步骤：
步骤3.1：无人机使用双目摄像头采集其下方实时图像；
步骤3.2：对图像进行预处理后，以标准停机坪标志为模板从图像中匹配寻找停机坪；
步骤3.3：检测停机坪中心是否位于图像中心，若是执行步骤3.4，否则根据停机坪中心在图像的位置控制无人机向停机坪中心飞行，重新执行步骤3.1；
步骤3.4：无人机根据标准停机坪标志模板和图像中的停机标志之间的旋转角度，旋转至指定方向，即使得图像中的停机标志方向和标准停机坪标志模板方向相同；
步骤4：开启激光定位系统，无人机移动至停机位置正上方，完成精准定位，具体包括以下子步骤：
步骤4.1：停机坪上的激光发射装置向其上方发射激光，使激光在水平面上的投影为若干个同心圆和圆心，且相邻同心圆的半径之差相同；
步骤4.2：以无人机激光接收装置中心的激光接收器为原点，建立二维直角坐标系；
步骤4.3：无人机的激光接收装置检测激光信号，并检查是否接收到单点信号，若接收到单点信号，判断单点信号是否位于坐标系原点，即无人机已位于停机位置正上方，若是，执行步骤5，否则无人机以原点到单点信号的向量方向移动，重新执行步骤4.3，若只接收到圆弧型信号，则根据圆弧确定圆心坐标后，无人机以原点到圆心坐标的向量方向移动，重新执行步骤4.3；
步骤5：开启无人机垂直降落系统，无人机降落至停机坪。
一种用于电力巡线无人机的自动定点降落装置及方法
技术领域
背景技术
发明内容
步骤2：无人机根据接收到的目标停机坪信息，在GPS系统的辅助下飞行至指定位置并保持指定飞行高度；
步骤3：开启计算机视觉定位系统，根据获取图像信息寻找停机坪，无人机飞行至停机坪上方，具体包括以下子步骤：
步骤3.1：无人机使用双目摄像头采集其下方实时图像；
步骤3.2：对图像进行预处理后，以标准停机坪标志为模板从图像中匹配寻找停机坪；
步骤3.3：检测停机坪中心是否位于图像中心，若是执行步骤3.4，否则根据停机坪中心在图像的位置控制无人机向停机坪中心飞行，重新执行步骤3.1；
步骤3.4：无人机根据标准停机坪标志模板和图像中的停机标志之间的旋转角度，旋转至指定方向，即使得图像中的停机标志方向和标准停机坪标志模板方向相同；
步骤4：开启激光定位系统，无人机移动至停机位置正上方，完成精准定位，具体包括以下子步骤：
步骤4.1：停机坪上的激光发射装置向其上方发射激光，使激光在水平面上的投影为若干个同心圆和圆心，且相邻同心圆的半径之差相同；
步骤4.2：以无人机激光接收装置中心的激光接收器为原点，建立二维直角坐标系；
步骤4.3：无人机的激光接收装置检测激光信号，并检查是否接收到单点信号，若接收到单点信号，判断单点信号是否位于坐标系原点，即无人机已位于停机位置正上方，若是，执行步骤5，否则无人机以原点到单点信号的向量方向移动，重新执行步骤4.3，若只接收到圆弧型信号，则根据圆弧确定圆心坐标后，无人机以原点到圆心坐标的向量方向移动，重新执行步骤4.3；
步骤5：开启无人机垂直降落系统，无人机降落至停机坪。
具体实施方式
步骤1：无人机向服务器发送降落请求，并等待服务器分配停机坪1；
步骤2：无人机根据接收到的目标停机坪1信息，在GPS定位系统的辅助下飞行至指定位置并保持指定飞行高度；
步骤3：开启视觉定位系统，根据获取图像信息寻找停机坪1，无人机飞行至停机坪1上方，无人机在不同位置采集的图像示意图如图4所示，(a)表示无人机和停机坪1还存在较大水平距离，(b)为图像中停机坪位1于图像中心，(c)为无人机已达到指定方向。
步骤3.2：对图像进行预处理后，以标准停机坪1标志为模板从图像中匹配寻找停机坪
1；
步骤3.3：检测停机坪1中心是否位于图像中心，即图像为图4(b)时执行步骤3.4，若图像为图4(a)时根据停机坪1中心在图像的位置控制无人机向停机坪1中心飞行，重新执行步骤3.1；
步骤3.4：无人机根据标准停机坪1标志模板和图像中的停机坪标志之间的旋转角度，旋转至指定方向，使图像中的停机标志2方向和标准停机坪标志模板方向相同，即采集图像和图4(c)相同；
步骤4：开启激光定位系统，无人机移动至停机位置正上方，完成精准定位，具体包括以下子步骤：
步骤4.1：停机坪1上的激光发射装置3向其上方发射激光，使激光在水平面上的投影为若干个同心圆和圆心，如图5所示，同心圆由内向外直径分别为2R、4R、6R、8R、10R，其中R为定值；
步骤4.2：以无人机激光接收装置5中心的激光接收器6为原点 ，建立二维直角坐标系 ；
步骤4.3：无人机的激光接收装置5检测激光信号，并检查是否接收到单点信号，若接收到单点信号，判断单点信号是否由中心的激光接收器6所接收，即单点信号 是否位于坐标系原点 ，若是，执行步骤5，否则无人机以向量 的方向移动，重新执行步骤4.3，若只接收到圆弧型信号，则任取圆弧上三点坐标 ， ， ，根据二维坐
标系的圆公式解出圆心坐标 ，无人机以向量 的方向移动，重新执行步骤4.3；
如图6所示，为激光接受装置接收的激光信号示意图，其中5为激光接收装置，7、8、9为圆弧激光信号，10为单点激光信号，(a)表示步骤4.3中没有检测到单点激光信号的示意图；
(b)表示检测到单点激光信号且单点激光信号位于图像中心，即坐标系原点。
3发射的激光，激光接收器6在接收到激光信号时能向无人机处理芯片发送激活信号，激光定位算法能够根据激光接收装置5检测到的激光情况计算出圆心坐标和方向，并将圆心坐标和方向提交至无人机处理芯片处理。
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