本發(fā)明涉及一種無(wú)人機(jī)降落系統(tǒng)，尤其涉及一種無(wú)人機(jī)光引導(dǎo)降落系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著無(wú)人機(jī)技術(shù)特別是多旋翼無(wú)人機(jī)技術(shù)的發(fā)展，無(wú)人機(jī)產(chǎn)品在通信、電力、航拍、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域都得到了廣泛的運(yùn)用。

無(wú)人機(jī)的自動(dòng)起飛和飛行控制目前已經(jīng)較為成熟，可以依靠無(wú)人機(jī)的飛控系統(tǒng)與衛(wèi)星導(dǎo)航想結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)，無(wú)人機(jī)的自主精準(zhǔn)降落是目前較難解決的一個(gè)問(wèn)題。

《一種基于單幅跑道圖像的無(wú)人機(jī)降落位姿測(cè)量新方法》《國(guó)防科技大學(xué)學(xué)報(bào)》2008年第1期公開(kāi)了一種基于單幅跑道圖像視覺(jué)的無(wú)人機(jī)自主降落方法，其方法是是通過(guò)分析機(jī)載攝像機(jī)系統(tǒng)對(duì)著陸區(qū)域的成像，獲取無(wú)人機(jī)降落過(guò)程中的位置和姿態(tài)參數(shù)，當(dāng)無(wú)人機(jī)已經(jīng)位于降落下滑道內(nèi)并下降至較低高度時(shí)，由于無(wú)法繼續(xù)在圖像中同時(shí)獲得跑道和其他參考標(biāo)志的情況下，僅利用單幅跑道圖像計(jì)算得到無(wú)人機(jī)降落的位姿參數(shù)，來(lái)提供無(wú)人機(jī)飛控系統(tǒng)完成無(wú)人機(jī)自主降落，不足之處是需要在無(wú)人機(jī)上安裝記載攝像設(shè)備，并要經(jīng)過(guò)復(fù)雜的圖像處理和算法來(lái)識(shí)別降落位置，設(shè)備較為復(fù)雜。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決以上問(wèn)題本發(fā)明提供了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，引導(dǎo)降落精度高的無(wú)人機(jī)光引導(dǎo)降落系統(tǒng)。

為了解決以上問(wèn)題，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：

一種無(wú)人機(jī)光引導(dǎo)降落系統(tǒng)，包括光電方位誤差接收裝置和地面降落點(diǎn)光引導(dǎo)平臺(tái)。地面降落點(diǎn)光引導(dǎo)平臺(tái)發(fā)射一束光信號(hào)，位于無(wú)人機(jī)機(jī)腹下的光電方位誤差接收裝置接收引導(dǎo)光信號(hào)，并對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行比較和處理，得到降落偏離誤差，控制無(wú)人機(jī)飛控系統(tǒng)，沿著光波束降落在指定地點(diǎn)。

所述的光電方位誤差接收裝置包括光電接收器、方位比較器；所述的光電接收器包括光濾波器、光電變換器、電濾波器、解碼器、信號(hào)識(shí)別器。地面降落點(diǎn)光引導(dǎo)平臺(tái)發(fā)射引導(dǎo)光波束，在光電接收器中，先經(jīng)過(guò)光濾波器，濾除地面和空中其余的光干擾信號(hào)，，減小誤探測(cè)概率，再由光電變換器將引導(dǎo)光信號(hào)變?yōu)殡娦盘?hào)；在電濾波器中，濾除無(wú)用的噪聲和干擾信號(hào)，以提高信號(hào)探測(cè)的靈敏度；解碼器對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行解碼，解調(diào)出地面降落點(diǎn)光引導(dǎo)平臺(tái)發(fā)射引導(dǎo)光信號(hào)中所包含的編碼信息，配合信號(hào)識(shí)別器來(lái)識(shí)別是否為己方降落引導(dǎo)信號(hào)以及是否為本機(jī)的降落信(引導(dǎo)多架無(wú)人機(jī)降落時(shí))號(hào)，識(shí)別結(jié)果電信號(hào)輸出，供后端方位比較器進(jìn)行方位比較；無(wú)人機(jī)在光束引導(dǎo)下降過(guò)程中，若偏離引導(dǎo)光束，光電方位誤差接收器接收光引導(dǎo)信號(hào)，經(jīng)過(guò)方位比較器提取出無(wú)人機(jī)降落方位偏差；根據(jù)方位偏差信號(hào)，控制無(wú)人機(jī)進(jìn)行降落姿態(tài)控制，無(wú)人機(jī)飛回引導(dǎo)光束照射范圍內(nèi)，直至無(wú)人機(jī)完成降落。

所述的方位比較器包括2n個(gè)x方位比較器和2n個(gè)y方位比較器,n≥1；無(wú)人機(jī)在光束引導(dǎo)下降過(guò)程中，若偏離引導(dǎo)光束，光電方位誤差接收器接收光引導(dǎo)信號(hào)，經(jīng)過(guò)x方位比較器和y方位比較器提取出無(wú)人機(jī)水平方向兩維的降落方位偏差。當(dāng)然在同一水平面上，不同的角度都可以設(shè)置方位比較器。

一種無(wú)人機(jī)光引導(dǎo)降落方法，包括以下內(nèi)容：

無(wú)人機(jī)進(jìn)入降落區(qū)域：無(wú)人機(jī)進(jìn)入降落區(qū)域，地面降落點(diǎn)光引導(dǎo)平臺(tái)發(fā)射引導(dǎo)光波束，光波束照射覆蓋整個(gè)無(wú)人機(jī)。

引導(dǎo)光信號(hào)接收識(shí)別：地面降落點(diǎn)光引導(dǎo)平臺(tái)發(fā)射引導(dǎo)光波束，在光電接收器中，先經(jīng)過(guò)光濾波器，濾除地面和空中其余的光干擾信號(hào)，再由光電變換器將引導(dǎo)光信號(hào)變?yōu)殡娦盘?hào)；在電濾波器中，濾除無(wú)用的噪聲和干擾信號(hào)；解碼器對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行解碼，解調(diào)出地面降落臺(tái)發(fā)射引導(dǎo)光信號(hào)中所包含的編碼信息，配合信號(hào)識(shí)別器來(lái)識(shí)別是否為己方降落引導(dǎo)信號(hào)以及是否為本機(jī)的降落信號(hào)，識(shí)別結(jié)果電信號(hào)輸出，供后端方位比較器進(jìn)行方位比較。

光電方位誤差提?。簾o(wú)人機(jī)在光束引導(dǎo)下降過(guò)程中，若偏離引導(dǎo)光束，光電方位誤差接收器接收光引導(dǎo)信號(hào)，經(jīng)過(guò)方位比較器提取出無(wú)人機(jī)水平方向降落方位偏差。

無(wú)人機(jī)降落姿態(tài)修正：無(wú)人機(jī)根據(jù)光電方位誤差接收器輸出的降落方位偏差信號(hào)，控制無(wú)人機(jī)進(jìn)行降落姿態(tài)控制，無(wú)人機(jī)飛回引導(dǎo)光束照射范圍內(nèi)，直至無(wú)人機(jī)完成降落。

所述的方位比較器包括2n個(gè)x方位比較器和2n個(gè)y方位比較器,n≥1；無(wú)人機(jī)在光束引導(dǎo)下降過(guò)程中，若偏離引導(dǎo)光束，光電方位誤差接收器接收光引導(dǎo)信號(hào)，經(jīng)過(guò)x方位比較器和y方位比較器提取出無(wú)人機(jī)水平方向兩維的降落方位偏差。

有益效果：

本發(fā)明成本低：本發(fā)明摒棄了成本高的記載攝像系統(tǒng)和復(fù)雜的圖像實(shí)時(shí)處理系統(tǒng)，運(yùn)用簡(jiǎn)單的光敏器件和簡(jiǎn)單的比較電路來(lái)實(shí)現(xiàn)降落方位誤差的獲取，達(dá)到提供精準(zhǔn)控制無(wú)人機(jī)降落的目的。

本發(fā)明降落精度高：本發(fā)明運(yùn)用地面一定發(fā)散角的光束引導(dǎo)，最終降落點(diǎn)在引導(dǎo)光源處，實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)精準(zhǔn)定點(diǎn)降落。

本發(fā)明引導(dǎo)實(shí)現(xiàn)方式簡(jiǎn)單：無(wú)人機(jī)自行沿光束降落，無(wú)需復(fù)雜的引導(dǎo)通信設(shè)備。

本發(fā)明多機(jī)同時(shí)降落：通過(guò)不同引導(dǎo)光源和無(wú)人機(jī)配對(duì)不同信號(hào)編碼的方式，實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)群的獨(dú)立定點(diǎn)降落。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明系統(tǒng)的光束引導(dǎo)降落示意圖。

圖2為本發(fā)明系統(tǒng)的光電方位誤差接收器原理示意圖。

圖3為本發(fā)明系統(tǒng)的光電接收器原理示意圖。

圖4為本發(fā)明系統(tǒng)的光引導(dǎo)精準(zhǔn)降落控制原理示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

如圖1至4所示，本發(fā)明提供了一種無(wú)人機(jī)光引導(dǎo)降落系統(tǒng)，包括光電方位誤差接收裝置和地面降落點(diǎn)光引導(dǎo)平臺(tái)。地面降落點(diǎn)光引導(dǎo)平臺(tái)發(fā)射一束光信號(hào)，位于無(wú)人機(jī)機(jī)腹下的光電方位誤差接收裝置接收引導(dǎo)光信號(hào)，并對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行比較和處理，得到降落偏離誤差，控制無(wú)人機(jī)飛控系統(tǒng)，沿著光波束降落在指定地點(diǎn)。

所述的光電方位誤差接收裝置包括光電接收器、2個(gè)x方位比較器和2個(gè)y方位比較器。所述的光電接收器包括光濾波器、光電變換器、電濾波器、解碼器、信號(hào)識(shí)別器。

地面降落點(diǎn)光引導(dǎo)平臺(tái)發(fā)射引導(dǎo)光波束，在光電接收器中，先經(jīng)過(guò)光濾波器，濾除地面和空中其余的光干擾信號(hào)，再由光電變換器將引導(dǎo)光信號(hào)變?yōu)殡娦盘?hào)；在電濾波器中，濾除無(wú)用的噪聲和干擾信號(hào)；解碼器對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行解碼，解調(diào)出地面降落點(diǎn)光引導(dǎo)平臺(tái)發(fā)射引導(dǎo)光信號(hào)中所包含的編碼信息，配合信號(hào)識(shí)別器來(lái)識(shí)別是否為己方降落引導(dǎo)信號(hào)以及是否為本機(jī)的降落信號(hào)，識(shí)別結(jié)果電信號(hào)輸出，供后端的2個(gè)x方位比較器和2個(gè)y方位比較器進(jìn)行方位比較。

無(wú)人機(jī)在光束引導(dǎo)下降過(guò)程中，若偏離引導(dǎo)光束，光電方位誤差接收器接收光引導(dǎo)信號(hào)，經(jīng)過(guò)2個(gè)x方位比較器提取出無(wú)人機(jī)水平面x方向的降落方位偏差，經(jīng)過(guò)2個(gè)y方位比較器提取出無(wú)人機(jī)水平面y方向的降落方位偏差。

根據(jù)方位偏差信號(hào)，控制無(wú)人機(jī)進(jìn)行降落姿態(tài)控制，無(wú)人機(jī)飛回引導(dǎo)光束照射范圍內(nèi)，直至無(wú)人機(jī)完成降落。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不限制于本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍之內(nèi)。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種無(wú)人機(jī)光引導(dǎo)降落系統(tǒng)及方法，其地面降落點(diǎn)光引導(dǎo)平臺(tái)發(fā)射引導(dǎo)光波束，在光電接收器中，先經(jīng)過(guò)光濾波器，濾除地面和空中其余的光干擾信號(hào)，再由光電變換器將引導(dǎo)光信號(hào)變?yōu)殡娦盘?hào)；在電濾波器中，濾除無(wú)用的噪聲和干擾信號(hào)；解碼器對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行解碼，解調(diào)出地面降落點(diǎn)光引導(dǎo)平臺(tái)發(fā)射引導(dǎo)光信號(hào)中所包含的編碼信息，配合信號(hào)識(shí)別器來(lái)識(shí)別是否為己方降落引導(dǎo)信號(hào)以及是否為本機(jī)的降落信號(hào)，識(shí)別結(jié)果電信號(hào)輸出，供后端方位比較器進(jìn)行方位比較。

技術(shù)研發(fā)人員：黃波
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第十四研究所
技術(shù)研發(fā)日：2017.07.19
技術(shù)公布日：2017.10.20