本發(fā)明涉及無(wú)人機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種無(wú)人機(jī)的降落方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

由于無(wú)人機(jī)飛行器具有可操控性好，低成本，使用方便等優(yōu)點(diǎn)，因此，無(wú)人機(jī)飛行器已經(jīng)被應(yīng)用于許多行業(yè)，如在航拍、農(nóng)業(yè)植保、測(cè)繪等多個(gè)領(lǐng)域已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。

在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過(guò)程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)存在以下問(wèn)題：目前無(wú)人機(jī)飛行器在起飛點(diǎn)降落時(shí)，主要依靠GPS定位或者位置估計(jì)實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)飛行器的降落，但是由于GPS存在米級(jí)別的誤差，以及位置估計(jì)的誤差隨時(shí)間累積增加，因此長(zhǎng)時(shí)間飛行或者在GPS信號(hào)較差的地方，無(wú)人機(jī)無(wú)法實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)降落。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的在于提出一種無(wú)人機(jī)的降落方法及系統(tǒng)，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實(shí)施例第一方面提供一種無(wú)人機(jī)的降落方法，所述方法包括步驟：

獲取無(wú)人機(jī)的飛行高度；

根據(jù)所述無(wú)人機(jī)的飛行高度，獲取飛行高度對(duì)應(yīng)的模板圖像；

通過(guò)無(wú)人機(jī)的攝像裝置拍攝場(chǎng)景畫面，獲取到拍攝的圖像；

將拍攝的圖像與飛行高度對(duì)應(yīng)的模板圖像進(jìn)行匹配，獲得無(wú)人機(jī)偏離目標(biāo)降落點(diǎn)的位置；

根據(jù)無(wú)人機(jī)偏離目標(biāo)降落點(diǎn)的位置，控制無(wú)人機(jī)飛行到目標(biāo)降落點(diǎn)并控制無(wú)人機(jī)從目標(biāo)降落點(diǎn)進(jìn)行降落。

進(jìn)一步地，所述模板圖像為所述無(wú)人機(jī)在所述目標(biāo)降落點(diǎn)拍攝的圖像或者為所述無(wú)人機(jī)預(yù)先存儲(chǔ)的在所述目標(biāo)降落點(diǎn)的圖像。

進(jìn)一步地，所述目標(biāo)降落點(diǎn)為無(wú)人機(jī)起飛點(diǎn)垂直方向的飛行高度的位置。

進(jìn)一步地，所述將拍攝的圖像與飛行高度對(duì)應(yīng)的模板圖像進(jìn)行匹配，獲得無(wú)人機(jī)偏離目標(biāo)降落點(diǎn)的位置包括：

將拍攝的圖像與飛行高度對(duì)應(yīng)的模板圖像進(jìn)行匹配，通過(guò)擴(kuò)展卡爾曼濾波算法進(jìn)行數(shù)據(jù)融合獲得無(wú)人機(jī)偏離目標(biāo)降落點(diǎn)的位置。

進(jìn)一步地，所述控制無(wú)人機(jī)飛行到目標(biāo)降落點(diǎn)包括：

通過(guò)PID算法控制無(wú)人機(jī)的飛行姿態(tài)，控制無(wú)人機(jī)飛行到目標(biāo)降落點(diǎn)。

此外，為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實(shí)施例第二方面提供一種無(wú)人機(jī)的降落系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：測(cè)距模塊、模板圖像獲取模塊、拍攝圖像獲取模塊、匹配模塊及降落控制模塊；

所述測(cè)距模塊，用于獲取無(wú)人機(jī)的飛行高度；

所述模板圖像獲取模塊，用于根據(jù)所述無(wú)人機(jī)的飛行高度，獲取飛行高度對(duì)應(yīng)的模板圖像；

所述拍攝圖像獲取模塊，用于通過(guò)無(wú)人機(jī)的攝像裝置拍攝場(chǎng)景畫面，獲取到拍攝的圖像；

所述匹配模塊，用于將拍攝的圖像與飛行高度對(duì)應(yīng)的模板圖像進(jìn)行匹配，獲得無(wú)人機(jī)偏離目標(biāo)降落點(diǎn)的位置；

所述降落控制模塊，用于根據(jù)無(wú)人機(jī)偏離目標(biāo)降落點(diǎn)的位置，控制無(wú)人機(jī)飛行到目標(biāo)降落點(diǎn)并控制無(wú)人機(jī)從目標(biāo)降落點(diǎn)進(jìn)行降落。

進(jìn)一步地，所述模板圖像為所述無(wú)人機(jī)在所述目標(biāo)降落點(diǎn)拍攝的圖像或者為所述無(wú)人機(jī)預(yù)先存儲(chǔ)的在所述目標(biāo)降落點(diǎn)的圖像。

進(jìn)一步地，所述目標(biāo)降落點(diǎn)為無(wú)人機(jī)起飛點(diǎn)垂直方向的飛行高度的位置。

進(jìn)一步地，所述匹配模塊通過(guò)擴(kuò)展卡爾曼濾波算法進(jìn)行數(shù)據(jù)融合獲得無(wú)人機(jī)偏離目標(biāo)降落點(diǎn)的位置。

進(jìn)一步地，所述降落控制模塊通過(guò)PID算法控制無(wú)人機(jī)的飛行姿態(tài)，控制無(wú)人機(jī)飛行到目標(biāo)降落點(diǎn)。

本發(fā)明實(shí)施例提供的無(wú)人機(jī)的降落方法及系統(tǒng)，通過(guò)將拍攝的圖像與飛行高度對(duì)應(yīng)的模板圖像進(jìn)行匹配，獲得無(wú)人機(jī)偏離目標(biāo)降落點(diǎn)的位置；根據(jù)無(wú)人機(jī)偏離目標(biāo)降落點(diǎn)的位置，控制無(wú)人機(jī)飛行到目標(biāo)降落點(diǎn)并控制無(wú)人機(jī)從目標(biāo)降落點(diǎn)進(jìn)行降落；實(shí)現(xiàn)了無(wú)人機(jī)精準(zhǔn)降落，不需要依靠GPS定位或者位置估計(jì)實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)飛行器的降落。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的無(wú)人機(jī)的降落方法流程示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的無(wú)人機(jī)的降落系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

本發(fā)明目的的實(shí)現(xiàn)、功能特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)將結(jié)合實(shí)施例，參照附圖做進(jìn)一步說(shuō)明。

具體實(shí)施方式

應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

現(xiàn)在將參考附圖描述實(shí)現(xiàn)本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例的。在后續(xù)的描述中，使用用于表示元件的諸如“模塊”、“部件”或“單元”的后綴僅為了有利于本發(fā)明的說(shuō)明，其本身并沒(méi)有特定的意義。

在本發(fā)明中涉及“第一”、“第二”等的描述僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示其相對(duì)重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括至少一個(gè)該特征。另外，各個(gè)實(shí)施例之間的技術(shù)方案可以相互結(jié)合，但是必須是以本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)為基礎(chǔ)，當(dāng)技術(shù)方案的結(jié)合出現(xiàn)相互矛盾或無(wú)法實(shí)現(xiàn)時(shí)應(yīng)當(dāng)認(rèn)為這種技術(shù)方案的結(jié)合不存在，也不在本發(fā)明要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。

需要說(shuō)明，本發(fā)明實(shí)施例中所有方向性指示(諸如上、下、左、右、前、后……)僅用于解釋在某一特定姿態(tài)(如附圖所示)下各部件之間的相對(duì)位置關(guān)系、運(yùn)動(dòng)情況等，如果該特定姿態(tài)發(fā)生改變時(shí)，則該方向性指示也相應(yīng)地隨之改變。

如圖1所示，本發(fā)明第一實(shí)施例提供的一種無(wú)人機(jī)的降落方法，該方法包括步驟：

10、獲取無(wú)人機(jī)的飛行高度。

11、根據(jù)無(wú)人機(jī)的飛行高度，獲取飛行高度對(duì)應(yīng)的模板圖像。

在本實(shí)施例中，模板圖像為無(wú)人機(jī)在目標(biāo)降落點(diǎn)拍攝的圖像或者為無(wú)人機(jī)預(yù)先存儲(chǔ)的在所述目標(biāo)降落點(diǎn)的圖像。

無(wú)人機(jī)內(nèi)置有測(cè)距傳感器，例如超聲波傳感器、激光雷達(dá)測(cè)距傳感器，在無(wú)人機(jī)從起飛點(diǎn)起飛之后，測(cè)距傳感器測(cè)量到無(wú)人機(jī)飛行到一定高度時(shí)，可觸發(fā)無(wú)人機(jī)的攝像頭拍攝圖像，比如在起飛到五米時(shí)觸發(fā)無(wú)人機(jī)的攝像頭拍攝一張圖像，在起飛到六米時(shí)觸發(fā)無(wú)人機(jī)的攝像頭拍攝一張圖像……，從而得到一個(gè)模板圖像與無(wú)人機(jī)距離起飛點(diǎn)高度一一對(duì)應(yīng)的圖像庫(kù)。

當(dāng)無(wú)人機(jī)需要返航回到起飛點(diǎn)位置時(shí)，可獲取無(wú)人機(jī)的飛行高度數(shù)據(jù)，例如測(cè)距傳感器測(cè)量到的飛行高度數(shù)據(jù)；通過(guò)該飛行高度數(shù)據(jù)，可在圖像庫(kù)中查找到飛行高度數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的模板圖像。

12、通過(guò)無(wú)人機(jī)的攝像裝置拍攝場(chǎng)景畫面，獲取到拍攝的圖像。

13、將拍攝的圖像與飛行高度對(duì)應(yīng)的模板圖像進(jìn)行匹配，獲得無(wú)人機(jī)偏離目標(biāo)降落點(diǎn)的位置。

在本發(fā)明實(shí)施例中，無(wú)人機(jī)內(nèi)置有一個(gè)或多個(gè)的攝像裝置，攝像裝置可以拍攝場(chǎng)景畫面，得到基于拍攝的圖像。將拍攝的圖像與飛行高度對(duì)應(yīng)的模板圖像通過(guò)匹配技術(shù)可獲得無(wú)人機(jī)偏離目標(biāo)降落點(diǎn)的位置。匹配的方法可包括：求解圖像相關(guān)系數(shù)、或者機(jī)器學(xué)習(xí)方法從圖像中獲取模板位置。

在本實(shí)施例中，目標(biāo)降落點(diǎn)為無(wú)人機(jī)起飛點(diǎn)垂直方向的飛行高度的位置。

進(jìn)一步地，在本實(shí)施例中，可通過(guò)擴(kuò)展卡爾曼濾波算法(EKF，Extended Kalman Filter)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合獲得無(wú)人機(jī)偏離目標(biāo)降落點(diǎn)的位置。

卡爾曼濾波是一種高效率的遞歸濾波器(自回歸濾波器),它能夠從一系列的不完全包含噪聲的測(cè)量中，估計(jì)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的狀態(tài)。

14、根據(jù)無(wú)人機(jī)偏離目標(biāo)降落點(diǎn)的位置，控制無(wú)人機(jī)飛行到目標(biāo)降落點(diǎn)并控制無(wú)人機(jī)從目標(biāo)降落點(diǎn)進(jìn)行降落。

在本實(shí)施例中，在獲得無(wú)人機(jī)偏離目標(biāo)降落點(diǎn)的位置之后，可通過(guò)PID(比例、積分、微分)算法控制無(wú)人機(jī)的飛行姿態(tài)，控制無(wú)人機(jī)飛行到目標(biāo)降落點(diǎn)，然后控制無(wú)人機(jī)從目標(biāo)降落點(diǎn)進(jìn)行降落。

無(wú)人機(jī)的飛行姿態(tài)可包括無(wú)人機(jī)的橫滾角(英文名稱roll)，俯仰角(英文名稱pitch)，航向角(英文名稱yaw)，無(wú)人機(jī)的飛行姿態(tài)用來(lái)控制飛行器保持水平或保持某一姿態(tài)角。

本發(fā)明實(shí)施例提供的無(wú)人機(jī)的降落方法，通過(guò)將拍攝的圖像與飛行高度對(duì)應(yīng)的模板圖像進(jìn)行匹配，獲得無(wú)人機(jī)偏離目標(biāo)降落點(diǎn)的位置；根據(jù)無(wú)人機(jī)偏離目標(biāo)降落點(diǎn)的位置，控制無(wú)人機(jī)飛行到目標(biāo)降落點(diǎn)并控制無(wú)人機(jī)從目標(biāo)降落點(diǎn)進(jìn)行降落；實(shí)現(xiàn)了無(wú)人機(jī)精準(zhǔn)降落，不需要依靠GPS定位或者位置估計(jì)實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)飛行器的降落。

本發(fā)明進(jìn)一步提供一種系統(tǒng)。

參照?qǐng)D2，圖2為本發(fā)明第二實(shí)施例提供的一種無(wú)人機(jī)的降落系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：測(cè)距模塊20、模板圖像獲取模塊21、拍攝圖像獲取模塊22、匹配模塊23及降落控制模塊24。

測(cè)距模塊20，用于獲取無(wú)人機(jī)的飛行高度。

模板圖像獲取模塊21，用于根據(jù)測(cè)距模塊20獲取的無(wú)人機(jī)的飛行高度，獲取飛行高度對(duì)應(yīng)的模板圖像。

在本實(shí)施例中，模板圖像為無(wú)人機(jī)在目標(biāo)降落點(diǎn)拍攝的圖像或者為無(wú)人機(jī)預(yù)先存儲(chǔ)的在所述目標(biāo)降落點(diǎn)的圖像。

無(wú)人機(jī)內(nèi)置有測(cè)距傳感器，例如超聲波傳感器、激光雷達(dá)測(cè)距傳感器，在無(wú)人機(jī)從起飛點(diǎn)起飛之后，測(cè)距傳感器測(cè)量到無(wú)人機(jī)飛行到一定高度時(shí)，可觸發(fā)無(wú)人機(jī)的攝像頭拍攝圖像，比如在起飛到五米時(shí)觸發(fā)無(wú)人機(jī)的攝像頭拍攝一張圖像，在起飛到六米時(shí)觸發(fā)無(wú)人機(jī)的攝像頭拍攝一張圖像……，從而得到一個(gè)模板圖像與無(wú)人機(jī)距離起飛點(diǎn)高度一一對(duì)應(yīng)的圖像庫(kù)。

當(dāng)無(wú)人機(jī)需要返航回到起飛點(diǎn)位置時(shí)，可獲取無(wú)人機(jī)的飛行高度數(shù)據(jù)，例如測(cè)距傳感器測(cè)量到的飛行高度數(shù)據(jù)；通過(guò)該飛行高度數(shù)據(jù)，可在圖像庫(kù)中查找到飛行高度數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的模板圖像。

拍攝圖像獲取模塊22，用于通過(guò)無(wú)人機(jī)的攝像裝置拍攝場(chǎng)景畫面，獲取到拍攝的圖像。

匹配模塊23，用于將拍攝的圖像與飛行高度對(duì)應(yīng)的模板圖像進(jìn)行匹配，獲得無(wú)人機(jī)偏離目標(biāo)降落點(diǎn)的位置。

在本發(fā)明實(shí)施例中，無(wú)人機(jī)內(nèi)置有一個(gè)或多個(gè)的攝像裝置，攝像裝置可以拍攝場(chǎng)景畫面，得到基于拍攝的圖像。將拍攝的圖像與飛行高度對(duì)應(yīng)的模板圖像通過(guò)匹配技術(shù)可獲得無(wú)人機(jī)偏離目標(biāo)降落點(diǎn)的位置。匹配的方法可包括：求解圖像相關(guān)系數(shù)、或者機(jī)器學(xué)習(xí)方法從圖像中獲取模板位置。

在本實(shí)施例中，目標(biāo)降落點(diǎn)為無(wú)人機(jī)起飛點(diǎn)垂直方向的飛行高度的位置。

在本實(shí)施例中，匹配模塊通過(guò)擴(kuò)展卡爾曼濾波算法(EKF，Extended Kalman Filter)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合獲得無(wú)人機(jī)偏離目標(biāo)降落點(diǎn)的位置。

卡爾曼濾波是一種高效率的遞歸濾波器(自回歸濾波器),它能夠從一系列的不完全包含噪聲的測(cè)量中，估計(jì)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的狀態(tài)。

降落控制模塊24，用于根據(jù)無(wú)人機(jī)偏離目標(biāo)降落點(diǎn)的位置，控制無(wú)人機(jī)飛行到目標(biāo)降落點(diǎn)并控制無(wú)人機(jī)從目標(biāo)降落點(diǎn)進(jìn)行降落。

在本實(shí)施例中，在獲得無(wú)人機(jī)偏離目標(biāo)降落點(diǎn)的位置之后，可通過(guò)PID算法控制無(wú)人機(jī)的飛行姿態(tài)，控制無(wú)人機(jī)飛行到目標(biāo)降落點(diǎn)，然后控制無(wú)人機(jī)從目標(biāo)降落點(diǎn)進(jìn)行降落。

無(wú)人機(jī)的飛行姿態(tài)可包括無(wú)人機(jī)的橫滾角(英文名稱roll)，俯仰角(英文名稱pitch)，航向角(英文名稱yaw)，無(wú)人機(jī)的飛行姿態(tài)用來(lái)控制飛行器保持水平或保持某一姿態(tài)角。

本發(fā)明實(shí)施例提供的無(wú)人機(jī)的降落系統(tǒng)，通過(guò)將拍攝的圖像與飛行高度對(duì)應(yīng)的模板圖像進(jìn)行匹配，獲得無(wú)人機(jī)偏離目標(biāo)降落點(diǎn)的位置；根據(jù)無(wú)人機(jī)偏離目標(biāo)降落點(diǎn)的位置，控制無(wú)人機(jī)飛行到目標(biāo)降落點(diǎn)并控制無(wú)人機(jī)從目標(biāo)降落點(diǎn)進(jìn)行降落；實(shí)現(xiàn)了無(wú)人機(jī)精準(zhǔn)降落，不需要依靠GPS定位或者位置估計(jì)實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)飛行器的降落。

需要說(shuō)明的是，在本文中，術(shù)語(yǔ)“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過(guò)程、方法、物品或者裝置不僅包括那些要素，而且還包括沒(méi)有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過(guò)程、方法、物品或者裝置所固有的要素。在沒(méi)有更多限制的情況下，由語(yǔ)句“包括一個(gè)……”限定的要素，并不排除在包括該要素的過(guò)程、方法、物品或者裝置中還存在另外的相同要素。

以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說(shuō)明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。