江蘇科技大學唐煒獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉江蘇科技大學申請的專利一種基于移動平臺的旋翼無人機自主降落系統及方法獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN114935938B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-09-02發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202111430091.9,技術領域涉及:G05D1/46;該發明授權一種基于移動平臺的旋翼無人機自主降落系統及方法是由唐煒;盛希文;李忠國;顧金鳳;譚嘯設計研發完成,并于2021-11-29向國家知識產權局提交的專利申請。
本一種基于移動平臺的旋翼無人機自主降落系統及方法在說明書摘要公布了:本發明公開了一種基于移動平臺的旋翼無人機自主降落系統及方法,通過設計一種多尺度嵌套組合標志,滿足單目相機在不同距離梯度下的識別,保證了無人機單目相機在降落過程中在不同高度均有可識別的標識,同時通過輔助降落系統,計算估計出移動平臺速度、位姿與獲取的無人機速度、位姿用于輔助無人機降落。該種旋翼無人機自主降落系統及方法通過GPS導航、視覺巡航、視覺導航三種基本狀態的切換實現無人機在移動平臺上自主降落,具有降落效率高、穩定性強的特點。
本發明授權一種基于移動平臺的旋翼無人機自主降落系統及方法在權利要求書中公布了:1.一種基于移動平臺的旋翼無人機自主降落方法,其特征在于,所述方法通過基于移動平臺的旋翼無人機自主降落系統實現,用于被無人機的視覺系統識別的組合標志包括黑色方形圖案,所述的黑色方形圖案內嵌白色H形圖案,所述的白色H形圖案內嵌小尺度二維碼和兩組大尺度二維碼,所述的兩組大尺度二維碼位于小尺度二維碼兩側;所述的視覺系統包括單目相機和能夠對單目相機俯仰角進行控制的云臺;所述的組合標志與移動平臺連接,所述的移動平臺設置有用于采集無人機和移動平臺速度差和位置差的輔助降落系統; 該方法包括步驟如下: (1)無人機飛行過程中接收到返航指令后,根據無人機和移動平臺的位置差和速度差,控制無人機以最大速度飛向移動平臺; (2)無人機根據移動平臺位置數據飛至移動平臺周圍后,利用視覺系統對位于移動平臺表面的組合標志進行目標檢測,直至發現目標組合標志; (3)無人機通過視覺系統識別組合標志獲取無人機與移動平臺相對位置距離,無人機通過激光傳感器獲取與移動平臺的相對高度位置;無人機下降過程中,水平方向上采用位置和速度的串級PID方式飛至移動平臺,所述的位置為對無人機視覺系統采集到的組合標志圖像處理得到的相對位置;高度方向上采用速度分段的方式逐漸降落至移動平臺; 所述的組合標志的識別方法具體步驟如下: (a)通過激光傳感器獲取無人機與地面或組合標志的相對高度; (b)圖像預處理,采用局部閾值方法對無人機視覺系統采集到的圖像進行圖像二值化處理; (c)提取候選輪廓,篩選出四邊形輪廓及其四個頂點,當無人機高度在第一高度范圍時,判斷四邊形輪廓內是否存在H形圖案的輪廓,如果存在則保留四邊形輪廓和H形圖案的輪廓,如果不存在則舍棄該候選輪廓;當無人機高度在第二高度范圍時,在H形圖案的輪廓內增加對二維碼的篩選;無人機高度在第三高度范圍時僅做二維碼識別; (d)求出透視矩陣,設置以四邊形對角線長度最小的值做為透視變換后新圖像的邊長,求出透視矩陣; (e)目標識別,根據無人機相對高度,對于候選輪廓中的H形圖案輪廓和二維碼進行識別; 步驟(e)中對于H形圖案輪廓的識別方法具體步驟如下: (S1.1)將候選輪廓中保留的十二邊型輪廓點進行透視變換,在新圖像上投影; (S1.2)H形圖案輪廓識別,采用縮放不變矩通過歐氏距離法與模板輪廓匹配,進行兩次判斷,第一次為原始圖像,第二次將圖像旋轉90°; (S1.3)以識別到的輪廓點為基準,進行最小矩形擬合,提取擬合后的四個頂點; (S1.4)通過透視矩陣逆變換求出該四個頂點在原始圖像的位置,作為四個內角點; (S1.5)以原四邊形四個頂點作為外角點,得到有序的八個角點。
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