本發(fā)明涉及無(wú)人機(jī)領(lǐng)域，尤其涉及一種無(wú)人機(jī)車載起降系統(tǒng)、可車載起降無(wú)人機(jī)及降落方法。

背景技術(shù)：

近幾年，無(wú)人機(jī)在民用航拍方面快速發(fā)展，然而現(xiàn)有的無(wú)人機(jī)起降大多都是在靜止的地面上進(jìn)行的。如今，只能在靜止地面上起降的無(wú)人機(jī)已經(jīng)不能滿足廣大用戶的需求，眾多用戶期望在汽車上也能使用無(wú)人機(jī)，能夠讓無(wú)人機(jī)在運(yùn)動(dòng)的汽車上進(jìn)行起降，并利用其探測(cè)汽車周圍的影像信息。

因此，有必要開發(fā)一種能夠在運(yùn)動(dòng)的汽車上進(jìn)行起降的無(wú)人機(jī)車載起降系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種無(wú)人機(jī)車載起降系統(tǒng)、可車載起降無(wú)人機(jī)及降落方法，其可以在機(jī)動(dòng)汽車上控制無(wú)人機(jī)起飛及降落，完成基于車載的無(wú)人機(jī)偵察、監(jiān)測(cè)等任務(wù)。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種無(wú)人機(jī)車載起降系統(tǒng)，包括車載停機(jī)坪、車載控制模塊和無(wú)人機(jī)；所述車載停機(jī)坪可分離的設(shè)置在機(jī)動(dòng)車頂部，所述停機(jī)坪的上表面設(shè)置有供無(wú)人機(jī)識(shí)別與跟蹤的停機(jī)坪標(biāo)識(shí)；所述車載控制模塊設(shè)置在車內(nèi)，可供用戶進(jìn)行操作；所述無(wú)人機(jī)，包括：搭載了相機(jī)的云臺(tái)裝置，所述相機(jī)用于實(shí)時(shí)采集圖像，所述云臺(tái)裝置能夠調(diào)整所述相機(jī)的角度，并獲得所述相機(jī)的角度信息；智能導(dǎo)引裝置，用于在無(wú)人機(jī)接收到降落指令時(shí)，執(zhí)行g(shù)ps導(dǎo)引操作；在所述gps導(dǎo)引操作中，所述智能導(dǎo)引裝置根據(jù)停機(jī)坪的gps位置和速度數(shù)據(jù)、無(wú)人機(jī)的gps位置和速度數(shù)據(jù)，生成指引無(wú)人機(jī)飛行至停機(jī)坪上空的無(wú)人機(jī)控制回路指令信號(hào)。

優(yōu)選地，所述智能導(dǎo)引裝置生成所述無(wú)人機(jī)控制回路指令信號(hào)的運(yùn)算式為：；

其中，pc表示停機(jī)坪的gps位置，pd表示無(wú)人機(jī)的gps位置；

增益系數(shù)k表示停機(jī)坪速度的線性函數(shù)，具體表示為：，vc為停機(jī)坪的速度，k1和kc的參數(shù)值由無(wú)人機(jī)響應(yīng)的快速性和穩(wěn)定性確定。

優(yōu)選地，所述智能導(dǎo)引裝置在所述gps導(dǎo)引操作完成后，使所述相機(jī)指向所述停機(jī)坪，根據(jù)所述相機(jī)采集的圖像控制所述無(wú)人機(jī)從停機(jī)坪上空下降的視覺導(dǎo)引操作。

優(yōu)選地，所述視覺導(dǎo)引操作包括視覺粗導(dǎo)引操作和末端精細(xì)導(dǎo)引操作，所述智能導(dǎo)引裝置在視覺導(dǎo)引操作中先執(zhí)行視覺粗導(dǎo)引操作，當(dāng)無(wú)人機(jī)的高度下降到一定值時(shí)開始執(zhí)行末端精細(xì)導(dǎo)引操作。

優(yōu)選地，在所述視覺粗導(dǎo)引操作中，所述智能導(dǎo)引裝置控制所述相機(jī)，使得所述停機(jī)坪標(biāo)識(shí)位于相機(jī)所拍攝圖像的中心，并根據(jù)所拍攝圖像中的停機(jī)坪標(biāo)識(shí)與圖像中心之間的偏移量來(lái)控制所述無(wú)人機(jī)的飛行軌跡。

優(yōu)選地，所述停機(jī)坪標(biāo)識(shí)的正中心設(shè)置有著陸點(diǎn)標(biāo)志；

在所述末端精細(xì)導(dǎo)引操作中，所述智能導(dǎo)引裝置控制所述相機(jī)，使得所述停機(jī)坪標(biāo)識(shí)上的著陸點(diǎn)標(biāo)志位于相機(jī)所拍攝圖像的中心，并根據(jù)所拍攝圖像中的著陸點(diǎn)標(biāo)志與圖像中心之間的偏移量來(lái)控制所述無(wú)人機(jī)的飛行軌跡。

優(yōu)選地，所述智能導(dǎo)引裝置根據(jù)以下運(yùn)算式控制所述無(wú)人機(jī)的下降速度：，其中，v表示無(wú)人機(jī)垂向下降速度，h表示無(wú)人機(jī)距離停機(jī)坪的高度。

優(yōu)選地，所述停機(jī)坪標(biāo)識(shí)包括不同圖案的色塊，其中，其底色為與車體顏色不同的第一顏色，外部包圍第二顏色的邊框，內(nèi)部具有中心區(qū)域。

優(yōu)選地，所述中心區(qū)域包括“h”型標(biāo)識(shí)，靶標(biāo)正中心有“十”字標(biāo)識(shí)。

優(yōu)選地，所述無(wú)人機(jī)具有自動(dòng)起降腳架，自動(dòng)起降腳架末端與停機(jī)坪上分別設(shè)置有相互配合的魔術(shù)貼；

所述自動(dòng)起降腳架包括可伸縮的桿，可在最長(zhǎng)伸出位置和最短縮回位置之間移動(dòng)，當(dāng)無(wú)人機(jī)起飛時(shí)，可伸縮的桿伸長(zhǎng)，使得無(wú)人機(jī)腳架末端的魔術(shù)貼與停機(jī)坪上的魔術(shù)貼分離。

一種可車載起降無(wú)人機(jī)，包括：

搭載了相機(jī)的云臺(tái)裝置，所述相機(jī)用于實(shí)時(shí)采集圖像，所述云臺(tái)裝置能夠調(diào)整所述相機(jī)的角度，并獲得所述相機(jī)的角度信息；

智能導(dǎo)引裝置，用于在無(wú)人機(jī)接收到降落指令時(shí)，執(zhí)行g(shù)ps導(dǎo)引操作；

在所述gps導(dǎo)引操作中，所述智能導(dǎo)引裝置根據(jù)停機(jī)坪的gps位置和速度數(shù)據(jù)、無(wú)人機(jī)的gps位置和速度數(shù)據(jù)，生成指引無(wú)人機(jī)飛行至停機(jī)坪上空的無(wú)人機(jī)控制回路指令信號(hào)。

一種無(wú)人機(jī)車載降落方法，包括以下步驟：

在機(jī)動(dòng)車頂部設(shè)置可分離的車載停機(jī)坪，所述停機(jī)坪的上表面設(shè)置有供無(wú)人機(jī)識(shí)別與跟蹤的停機(jī)坪標(biāo)識(shí)；

通過車載控制模塊給無(wú)人機(jī)發(fā)出降落指令；

無(wú)人機(jī)接收到降落指令時(shí)，執(zhí)行g(shù)ps導(dǎo)引操作；

在所述gps導(dǎo)引操作中，所述智能導(dǎo)引裝置根據(jù)停機(jī)坪的gps位置和速度數(shù)據(jù)、無(wú)人機(jī)的gps位置和速度數(shù)據(jù)，生成指引無(wú)人機(jī)飛行至停機(jī)坪上空的無(wú)人機(jī)控制回路指令信號(hào)。

采用上述方案后，本發(fā)明無(wú)人機(jī)車載起降系統(tǒng)、可車載起降無(wú)人機(jī)及降落方法具有以下有益效果：

1、無(wú)人機(jī)模塊的智能導(dǎo)引裝置引導(dǎo)無(wú)人機(jī)降落至停機(jī)坪的引導(dǎo)降落過程包括gps導(dǎo)引、基于視覺的粗導(dǎo)引和精確導(dǎo)引，引導(dǎo)無(wú)人機(jī)實(shí)現(xiàn)快速精準(zhǔn)降落；

2、無(wú)人機(jī)模塊的支撐腳架裝置可與停機(jī)坪的靶標(biāo)表面粘合與分離，無(wú)人機(jī)的自動(dòng)起降裝置驅(qū)動(dòng)自動(dòng)起降腳架伸長(zhǎng)和縮回，使得無(wú)人機(jī)在起飛時(shí)所述支撐腳架裝置與停機(jī)坪表面順利分離，且無(wú)人機(jī)在降落停放時(shí)支撐腳架裝置與停機(jī)坪表面牢固粘合；

3、本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。

附圖說明

圖1為本實(shí)施例涉及的無(wú)人機(jī)車載起降系統(tǒng)及其方法；

圖2無(wú)人機(jī)固定停放在停機(jī)坪上時(shí)的示意圖；

圖3為本實(shí)施例涉及的停機(jī)坪示意圖；

圖4為本實(shí)施例涉及的自動(dòng)起降裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為云臺(tái)裝置根據(jù)偏移量生成控制云臺(tái)相機(jī)旋轉(zhuǎn)的信號(hào)的方框示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

如圖1所述，本發(fā)明提出的無(wú)人機(jī)車載起降系統(tǒng)，包括車載停機(jī)坪1、車載控制模塊2和無(wú)人機(jī)3，三者分別位于機(jī)動(dòng)車頂、機(jī)動(dòng)車駕駛室內(nèi)、無(wú)人機(jī)上，且相互之間以無(wú)線方式進(jìn)行通信。

車載停機(jī)坪1包括停機(jī)坪10、gps裝置11和無(wú)線通訊裝置12，其中g(shù)ps裝置11與無(wú)線通訊裝置12通過rs232串口建立連接。停機(jī)坪10作為無(wú)人機(jī)的停放處，其可被無(wú)人機(jī)3識(shí)別與跟蹤，以便無(wú)人機(jī)快速定位和?？?；gps裝置11用于實(shí)時(shí)獲取停機(jī)坪10的gps位置和速度數(shù)據(jù)，也即機(jī)動(dòng)車的位置和速度數(shù)據(jù)，并通過rs232串口將獲取的gps位置和速度數(shù)據(jù)傳送給無(wú)線通訊裝置12；無(wú)線通訊裝置12采用rf433與車載控制模塊2的無(wú)線通訊裝置建立無(wú)線連接,將停機(jī)坪10的gps位置和速度數(shù)據(jù)無(wú)線發(fā)送至車載控制模塊2。

如圖2中所示，停機(jī)坪10通過吸附裝置4可分離的吸附在機(jī)動(dòng)車頂表面，吸附裝置4是通過排氣裝置5和吸氣裝置6來(lái)實(shí)現(xiàn)與機(jī)動(dòng)車頂表面的吸附與分離，排氣裝置5可將吸附裝置4中的氣體排出，在大氣壓力的作用下保持停機(jī)坪10與機(jī)動(dòng)車頂緊密牢固的結(jié)合；相反，吸氣裝置6可將空氣注入吸附裝置4內(nèi)，實(shí)現(xiàn)停機(jī)坪10與機(jī)動(dòng)車頂?shù)目焖俜蛛x。吸附裝置4可以采用吸盤，其材質(zhì)柔軟且不會(huì)對(duì)機(jī)動(dòng)車頂產(chǎn)生應(yīng)力劃傷。

另外，如圖3中所示，所述停機(jī)坪10可采用不同顏色色塊的設(shè)計(jì)形式，其色塊的選擇避免與機(jī)動(dòng)車頂部的顏色一致，確保高圖像識(shí)別概率。例如可以紫色色塊作為停機(jī)坪的主色塊101，外圍設(shè)置有一圈黑色邊框102，也可以其它顏色作為停機(jī)坪的主色塊和邊框的顏色，其目的在于能夠明顯區(qū)分機(jī)動(dòng)車頂部底色和停機(jī)坪主色塊，減少機(jī)動(dòng)車頂部底色對(duì)停機(jī)坪主色塊的影響。主色塊區(qū)域內(nèi)的中心位置處具有綠色的”h”型標(biāo)識(shí)103，停機(jī)坪的中心點(diǎn)位置處有“十”字標(biāo)識(shí)104，無(wú)人機(jī)以該“十”字標(biāo)識(shí)為降落的基準(zhǔn)點(diǎn)，在降落過程中對(duì)其進(jìn)行識(shí)別與跟蹤。該主色塊區(qū)域內(nèi)的“h”型標(biāo)識(shí)和“十”字標(biāo)識(shí)也可用其它形式來(lái)表示，具體形式和形狀不限。

所述停機(jī)坪10的上表面設(shè)置有第一魔術(shù)貼7，其外露的一面為勾面或毛面，無(wú)人機(jī)的支撐腳架底部設(shè)置有第二魔術(shù)貼8，該第二魔術(shù)貼8外露的一面為毛面/勾面，無(wú)人機(jī)通過第二魔術(shù)貼8與停機(jī)坪10的第一魔術(shù)貼貼7實(shí)現(xiàn)相互粘合，以便無(wú)人機(jī)降落后或起飛前能夠固定停放在停機(jī)坪上。無(wú)人機(jī)的支撐腳架底部設(shè)置的第二魔術(shù)貼8與停機(jī)坪10上表面的第一魔術(shù)貼7之間的粘合力至少可達(dá)20kg，可適用于機(jī)動(dòng)車高速行駛的應(yīng)用環(huán)境。

車載控制模塊2包括無(wú)線傳輸裝置20、控制與顯示裝置21、無(wú)線通訊裝置22。無(wú)線傳輸裝置20又包括圖像傳輸單元201和數(shù)據(jù)傳輸單元202。其中，無(wú)線通訊裝置22接收車載停機(jī)坪1的無(wú)線通訊裝置12發(fā)送的停機(jī)坪10的gps位置和速度數(shù)據(jù)，并將其傳送給車載控制模塊2的數(shù)據(jù)傳輸單元202；控制與顯示裝置21兼具操作控制功能與屏幕顯示功能，包括生成用于操控?zé)o人機(jī)的用戶交互控制指令和顯示無(wú)人機(jī)采集的圖像；圖像傳輸單元201與無(wú)人機(jī)3的圖像傳輸單元無(wú)線連接，使得無(wú)人機(jī)采集的圖像數(shù)據(jù)能夠?qū)崟r(shí)地從無(wú)人機(jī)3傳輸至車載控制模塊2，并在車載控制模塊2的控制與顯示裝置21的屏幕上顯示；數(shù)據(jù)傳輸單元202與無(wú)人機(jī)3的數(shù)據(jù)傳輸單元建立無(wú)線通信，實(shí)時(shí)傳輸控制指令和數(shù)據(jù)，其包括將無(wú)線通訊裝置22接收到的停機(jī)坪的gps位置和速度數(shù)據(jù)從車載控制模塊2發(fā)送至無(wú)人機(jī)3，將控制與顯示裝置21生成的用戶交互控制指令從車載控制模塊2發(fā)送至無(wú)人機(jī)3，以及將無(wú)人機(jī)的狀態(tài)信息反饋至控制與顯示裝置21。無(wú)線通訊裝置22、圖像傳輸單元201和數(shù)據(jù)傳輸單元202，三者的無(wú)線傳輸相互獨(dú)立且不共用，車載控制模塊2的無(wú)線通訊裝置22與車載停機(jī)坪1的無(wú)線通訊裝置12通過rf433建立無(wú)線連接。

無(wú)人機(jī)3包括綜合處理裝置30、高度測(cè)量裝置31、云臺(tái)裝置32、無(wú)線傳輸裝置33、智能導(dǎo)引裝置34，自動(dòng)起降裝置35，具體如下：

綜合處理裝置30，處理控制指令和存儲(chǔ)測(cè)量數(shù)據(jù)，并可將其分配至其它需要的處理單元進(jìn)行處理。

高度測(cè)量裝置31，實(shí)時(shí)測(cè)量無(wú)人機(jī)相對(duì)于停機(jī)坪10的高度并將測(cè)量數(shù)據(jù)發(fā)送給綜合處理裝置30。高度測(cè)量裝置31例如可采用psk-cm10jl紅外測(cè)距傳感器，其精度可達(dá)厘米級(jí)，并具有較強(qiáng)的抗干擾性能。

云臺(tái)裝置32為三軸穩(wěn)像云臺(tái)，掛載在無(wú)人機(jī)底部中心位置，用于實(shí)時(shí)跟蹤停機(jī)坪10中心位置點(diǎn)處的“十”字標(biāo)識(shí)104。云臺(tái)裝置32包括慣性測(cè)量單元321、云臺(tái)相機(jī)322、圖像檢測(cè)與跟蹤單元323、控制器（圖中未示出）和電機(jī)（圖中未示出），其中慣性測(cè)量單元用于測(cè)量云臺(tái)裝置的三軸（偏航、橫滾和俯仰）相對(duì)慣性空間的姿態(tài)角數(shù)據(jù)和三軸視線角速度數(shù)據(jù)，通過rs232串口發(fā)送給綜合處理裝置30；云臺(tái)相機(jī)作為三軸穩(wěn)像云臺(tái)的載荷，安裝在三軸穩(wěn)像云臺(tái)內(nèi)框支架上，用于采集停機(jī)坪10和停機(jī)坪10周圍場(chǎng)景的圖像，并將采集的圖像傳送給圖像檢測(cè)與跟蹤單元323，同時(shí)將采集的圖像轉(zhuǎn)換成hdmi標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，經(jīng)視頻壓縮后發(fā)送給無(wú)人機(jī)模塊的圖像傳輸單元331；圖像檢測(cè)與跟蹤單元323對(duì)接收到的停機(jī)坪10和停機(jī)坪10周圍場(chǎng)景的圖像進(jìn)行檢測(cè)，識(shí)別并計(jì)算出圖像中停機(jī)坪中心位置點(diǎn)處的“十”字標(biāo)識(shí)104距離圖像中心的偏移量，并將圖像中“十”字標(biāo)識(shí)104的位置和“十”字標(biāo)識(shí)104距離圖像中心的偏移量等數(shù)據(jù)發(fā)送給云臺(tái)裝置32的中心處理單元（圖中未示出），云臺(tái)裝置32的中心處理單元根據(jù)接收的數(shù)據(jù)信息驅(qū)動(dòng)云臺(tái)相機(jī)旋轉(zhuǎn)，調(diào)整云臺(tái)相機(jī)的角度使得停機(jī)坪10的中心點(diǎn)位置處的“十”字標(biāo)識(shí)104保持在采集的圖像中心位置處。

無(wú)人機(jī)的無(wú)線傳輸裝置33包括圖像傳輸單元331和數(shù)據(jù)傳輸單元332。圖像傳輸單元331采用工作在5.8ghz頻段上的ofdm圖傳技術(shù)，與車載控制模塊2的圖像傳輸單元201建立無(wú)線連接，將云臺(tái)相機(jī)采集的圖像實(shí)時(shí)傳送至車載控制模塊2，并在車載控制模塊2的控制與顯示裝置21上顯示；數(shù)據(jù)傳輸單元332，與車載控制模塊2的數(shù)據(jù)傳輸單元202建立無(wú)線連接，用于無(wú)人機(jī)3與車載控制模塊2之間的通訊，例如包括接收車載控制模塊2的交互控制指令、停機(jī)坪10的gps位置和速度數(shù)據(jù)，并將接收到的數(shù)據(jù)發(fā)送給綜合處理裝置30。

智能導(dǎo)引裝置34，在無(wú)人機(jī)接收到降落指令時(shí)，估算無(wú)人機(jī)與停機(jī)坪10的相對(duì)位置，生成控制回路指令，引導(dǎo)無(wú)人機(jī)飛行直至降落在停機(jī)坪10的表面。

智能導(dǎo)引裝置34從綜合處理裝置30獲取停機(jī)坪10的gps位置和速度數(shù)據(jù)、無(wú)人機(jī)的gps位置和速度數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算處理，生成指引無(wú)人機(jī)飛行至停機(jī)坪10上空的無(wú)人機(jī)控制回路指令信號(hào)；智能導(dǎo)引裝置34從綜合處理裝置30獲取三軸（偏航、橫滾和俯仰）相對(duì)慣性空間的姿態(tài)角度和三軸視線角速度數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算處理，生成橫向飛行速度控制指令和縱向飛行速度控制指令，控制無(wú)人機(jī)在停機(jī)坪10的正上方位置處與停機(jī)坪10保持同步；智能導(dǎo)引裝置34從綜合處理裝置30獲取無(wú)人機(jī)距離停機(jī)坪10的高度進(jìn)行運(yùn)算處理，生成控制無(wú)人機(jī)下降的無(wú)人機(jī)垂向下降速度。

自動(dòng)起降裝置35，安裝在無(wú)人機(jī)支撐腳架內(nèi)，用于在無(wú)人機(jī)起飛時(shí)克服無(wú)人機(jī)的支撐腳架底部與停機(jī)坪10上表面之間的粘合力，使無(wú)人機(jī)的支撐腳架與停機(jī)坪分離。如圖4中所示，所述自動(dòng)起降裝置35包括電機(jī)350、伸出限位器351、縮回限位器352和可伸縮的桿353，其中可伸縮的桿353受電機(jī)350驅(qū)動(dòng)，可在最長(zhǎng)伸出位置和最短縮回位置之間移動(dòng)，伸出限位器351和縮回限位器352分別設(shè)置在最長(zhǎng)伸出位置和最短縮回位置處，分別用于限定可伸縮的桿353的伸出和縮回。無(wú)人機(jī)在收到起飛指令時(shí)，電機(jī)350連續(xù)驅(qū)動(dòng)可伸縮的桿353以對(duì)向停機(jī)坪10上表面的方向從無(wú)人機(jī)支撐腳架底部伸出直至到達(dá)最長(zhǎng)伸出位置處，此時(shí)可伸縮的桿353與最長(zhǎng)伸出位置處的伸出限位器351接觸，觸發(fā)電機(jī)350停止工作，可伸縮的桿353不再繼續(xù)伸出，可伸縮的桿353到達(dá)最長(zhǎng)伸出位置處的伸出長(zhǎng)度已足以將無(wú)人機(jī)的支撐腳架底部與停機(jī)坪10的上表面完全分離；無(wú)人機(jī)在收到降落指令時(shí)，電機(jī)350連續(xù)驅(qū)動(dòng)可伸縮的桿353從最長(zhǎng)伸出位置處以背向停機(jī)坪10上表面的方向縮回直至到達(dá)最短縮回位置處，此時(shí)可伸縮的桿353已完全縮回至無(wú)人機(jī)的支撐腳架內(nèi)且與最短縮回位置處的縮回限位器352接觸，觸發(fā)電機(jī)350停止工作，可伸縮的桿353不再繼續(xù)縮回。電機(jī)350的驅(qū)動(dòng)方式例如可以是電機(jī)驅(qū)動(dòng)，也可以是液壓驅(qū)動(dòng)，又或是其它任何可行的驅(qū)動(dòng)方式。電機(jī)350的數(shù)目可以是2個(gè)，也可以是4個(gè)，其對(duì)數(shù)可根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的需要具體設(shè)置。

在該無(wú)人機(jī)車載起降系統(tǒng)中，無(wú)人機(jī)的起飛和降落過程，具體如下：

在無(wú)人機(jī)需要起飛時(shí)，用戶點(diǎn)擊車載控制模塊2的控制與顯示裝置21上的起飛按鍵，生成起飛指令，車載控制模塊2的數(shù)據(jù)傳輸單元202與無(wú)人機(jī)3的數(shù)據(jù)傳輸單元332通過無(wú)線鏈路建立連接，將所述起飛指令傳輸至無(wú)人機(jī)3的綜合處理裝置30，綜合處理裝置30讀取該起飛指令后通過rs232串口將所述起飛指令發(fā)送給自動(dòng)起降裝置35中的微處理器（圖中未示出）進(jìn)行處理。

其中，微處理器接收起飛指令后，產(chǎn)生電機(jī)控制信號(hào)，控制并驅(qū)動(dòng)電機(jī)350轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)350帶動(dòng)可伸縮的桿353以對(duì)向停機(jī)坪10上表面的方向從無(wú)人機(jī)支撐腳架底部伸出直至到達(dá)最長(zhǎng)伸出位置處，克服無(wú)人機(jī)的支撐腳架底部與停機(jī)坪10上表面之間第一魔術(shù)貼7、第二魔術(shù)貼8之間的粘合力，將無(wú)人機(jī)頂離停機(jī)坪10。無(wú)人機(jī)脫離停機(jī)坪10自主起飛后，微處理器再次控制并驅(qū)動(dòng)自動(dòng)起降裝置35中的電機(jī)350轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)可伸縮的桿353從最長(zhǎng)伸出位置處以背向停機(jī)坪10上表面的方向縮回至無(wú)人機(jī)的支撐腳架內(nèi)并在伴飛過程中保持縮回狀態(tài)。

在無(wú)人機(jī)需要降落時(shí)，如圖2所示，用戶點(diǎn)擊車載控制模塊2的控制與顯示裝置21上的降落回收按鍵，生成降落回收指令，車載控制模塊2的數(shù)據(jù)傳輸單元202與無(wú)人機(jī)3的數(shù)據(jù)傳輸單元332通過無(wú)線鏈路建立連接，將所述降落回收指令傳輸至無(wú)人機(jī)3的綜合處理裝置30，綜合處理裝置30讀取該降落回收指令后啟動(dòng)智能導(dǎo)引裝置34對(duì)無(wú)人機(jī)進(jìn)行智能導(dǎo)引降落過程。

智能導(dǎo)引裝置34引導(dǎo)無(wú)人機(jī)降落至停機(jī)坪10上的智能導(dǎo)引降落過程主要分為三個(gè)階段：gps導(dǎo)引階段和基于視覺的粗導(dǎo)引階段和末端精細(xì)導(dǎo)引階段。

在gps導(dǎo)引階段，智能導(dǎo)引裝置34根據(jù)無(wú)人機(jī)與停機(jī)坪10的相對(duì)位置，生成無(wú)人機(jī)控制回路指令，指引無(wú)人機(jī)飛行至停機(jī)坪10上空。

具體的，智能導(dǎo)引裝置34從綜合處理裝置30獲取停機(jī)坪10的gps位置和速度數(shù)據(jù)、停機(jī)坪10的gps位置和速度數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算處理，生成無(wú)人機(jī)控制回路指令信號(hào)。其中，gps的位置和速度數(shù)據(jù)由無(wú)人機(jī)3中的gps裝置（圖中未示出）實(shí)時(shí)獲取，并發(fā)送至綜合處理裝置30。智能導(dǎo)引裝置34生成控制回路指令信號(hào)的運(yùn)算式為：

；

其中，△p標(biāo)識(shí)無(wú)人機(jī)的速度控制量，pc表示停機(jī)坪的gps位置，pd表示無(wú)人機(jī)的gps位置，增益系數(shù)k表示停機(jī)坪速度的線性函數(shù)，具體表示為：

；

其中，vc為停機(jī)坪的速度，k1和kc的參數(shù)值由無(wú)人機(jī)響應(yīng)的快速性和穩(wěn)定性確定。

在無(wú)人機(jī)飛行到達(dá)至停機(jī)坪10上空時(shí)，智能導(dǎo)引裝置34通過rs232串口將無(wú)人機(jī)到位指令發(fā)送至云臺(tái)裝置32的中心處理單元，云臺(tái)裝置32的中心處理單元讀取無(wú)人機(jī)到位指令，驅(qū)動(dòng)控制器控制電機(jī)旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)云臺(tái)相機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)直至云臺(tái)相機(jī)光軸指向停機(jī)坪10。

隨后，在基于視覺的粗導(dǎo)引階段，云臺(tái)裝置32自主跟蹤停機(jī)坪10中心位置處的“h”型標(biāo)識(shí)103，使得“h”型標(biāo)識(shí)103保持在云臺(tái)相機(jī)采集的圖像的中心位置處；同時(shí)，智能導(dǎo)引裝置34從綜合處理裝置30獲取融合數(shù)據(jù)，其中融合數(shù)據(jù)包括前述所提到的三軸（偏航、橫滾和俯仰）相對(duì)慣性空間的姿態(tài)角度和三軸視線角速度數(shù)據(jù)以及無(wú)人機(jī)距離停機(jī)坪10的高度數(shù)據(jù)。綜合控制無(wú)人機(jī)在水平方向和豎直方向的飛行速度，使位于停機(jī)坪10正上方位置處的無(wú)人機(jī)能夠在水平方向與停機(jī)坪10保持同步且在豎直方向垂向下降靠近停機(jī)坪10直至停機(jī)坪充滿采集的圖像視野。

云臺(tái)裝置32的圖像檢測(cè)與跟蹤裝置自主檢測(cè)與識(shí)別云臺(tái)相機(jī)采集的圖像中停機(jī)坪10中心位置處的“h”型標(biāo)識(shí)103并對(duì)其進(jìn)行跟蹤。

具體的，圖像檢測(cè)與跟蹤裝置獲取云臺(tái)相機(jī)實(shí)時(shí)采集的停機(jī)坪10及停機(jī)坪10周圍場(chǎng)景的圖像，檢測(cè)出停機(jī)坪中心位置處的“h”型標(biāo)識(shí)103在采集的圖像中的位置，計(jì)算出“h”型標(biāo)識(shí)103距離采集的圖像中心位置的偏移量即像素個(gè)數(shù)，并將“h”型標(biāo)識(shí)103在采集的圖像中的位置和所述偏移量數(shù)據(jù)通過rs232串口發(fā)送給云臺(tái)裝置32的中心處理單元（圖中未示出），如圖5所述，中心處理單元將偏移量數(shù)據(jù)與其內(nèi)部預(yù)設(shè)的圖像偏移量數(shù)值進(jìn)行比較得到圖像偏移誤差值。圖像偏移誤差值經(jīng)pid控制器進(jìn)行運(yùn)算處理，輸出速度環(huán)的預(yù)設(shè)值，速度環(huán)的預(yù)設(shè)值與云臺(tái)裝置的三軸角速度進(jìn)行比較運(yùn)算得到速度誤差值，速度誤差值再經(jīng)pid控制器運(yùn)算處理后，輸出電流環(huán)的預(yù)設(shè)值，電流環(huán)的預(yù)設(shè)值與電機(jī)相電流進(jìn)行比較運(yùn)算得到電流環(huán)誤差值，電流環(huán)誤差值經(jīng)云臺(tái)裝置的pid控制器運(yùn)算生成控制信號(hào)，控制電機(jī)旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)云臺(tái)相機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，直至在采集的圖像內(nèi)停機(jī)坪中心位置處的“h”型標(biāo)識(shí)103距離采集的圖像中心位置的偏移量為零。其中，云臺(tái)裝置32的控制器可采用工程常用的pid控制器或帶校正網(wǎng)絡(luò)的pid控制器，也可采用智能控制器。由于云臺(tái)裝置響應(yīng)快，可保證停機(jī)坪中心位置處的“h”型標(biāo)識(shí)103總是處于采集的圖像中心位置處。

智能導(dǎo)引裝置34從綜合處理裝置30獲取云臺(tái)裝置32的三軸（偏航、橫滾和俯仰）相對(duì)慣性空間的姿態(tài)角度和三軸視線角速度數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算處理，生成橫向飛行速度控制指令和縱向飛行速度控制指令，指引無(wú)人機(jī)繼續(xù)飛行，使無(wú)人機(jī)保持在停機(jī)坪的正上方位置處。

具體的，智能導(dǎo)引裝置從綜合處理裝置獲取云臺(tái)裝置的三軸（偏航、橫滾和俯仰）相對(duì)慣性空間的姿態(tài)角度和三軸視線角速度數(shù)據(jù)，其中，云臺(tái)垂直下視的時(shí)候，云臺(tái)的橫滾變化對(duì)應(yīng)飛機(jī)的橫滾變化，飛機(jī)橫滾姿態(tài)變化產(chǎn)生橫向速度，云臺(tái)的俯仰對(duì)應(yīng)飛機(jī)的前后運(yùn)動(dòng)，故將云臺(tái)裝置的橫滾軸相對(duì)慣性空間的姿態(tài)角度與0度值作為比較器輸入，經(jīng)比較器輸出橫滾姿態(tài)角度誤差值，然后經(jīng)過比例積分微分控制器pid的控制計(jì)算，形成無(wú)人機(jī)橫向飛行速度控制指令,即控制無(wú)人機(jī)左右方向的飛行；將云臺(tái)俯仰姿態(tài)角度與90度值作為比較器輸入，經(jīng)比較器輸出俯仰姿態(tài)角度誤差值，然后經(jīng)過pid控制器的控制計(jì)算，形成無(wú)人機(jī)俯仰縱向飛行速度控制指令，即控制無(wú)人機(jī)前后方向的飛行。其中，云臺(tái)裝置32的三軸（偏航、橫滾和俯仰）相對(duì)慣性空間的姿態(tài)角數(shù)據(jù)和三軸視線角速度數(shù)據(jù)是由慣性測(cè)量單元進(jìn)行檢測(cè)獲得的，并通過內(nèi)部接口發(fā)送至綜合處理裝置。智能導(dǎo)引裝置34從綜合處理裝置30獲取無(wú)人機(jī)相對(duì)停機(jī)坪10的高度數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算處理，生成無(wú)人機(jī)垂向下降速度，控制無(wú)人機(jī)下降直至停在停機(jī)坪10上表面。在基于視覺的導(dǎo)引階段中，無(wú)人機(jī)高度的下降控制是獨(dú)立進(jìn)行的。在無(wú)人機(jī)的支撐腳架展開時(shí)，無(wú)人機(jī)機(jī)體底部距離停機(jī)坪10高度為125cm，在檢測(cè)到高度為125cm±5cm時(shí)，無(wú)人機(jī)著陸至停機(jī)坪10上表面。其中，垂向下降速度的控制表示式為：

其中，v表示無(wú)人機(jī)垂向下降速度，h表示無(wú)人機(jī)距離停機(jī)坪的高度。

在基于視覺的導(dǎo)引階段中，無(wú)人機(jī)實(shí)時(shí)跟蹤停機(jī)坪10中心點(diǎn)位置處的“十”字標(biāo)識(shí)，并生成飛行控制指令，分別在水平方向和豎直方向控制無(wú)人機(jī)的速度，指引無(wú)人機(jī)飛行直至停機(jī)坪充滿采集的圖像中的整個(gè)視場(chǎng)。

當(dāng)云臺(tái)裝置32的云臺(tái)相機(jī)采集的圖像中，停機(jī)坪10充滿整個(gè)視野時(shí)，開始進(jìn)入末端精細(xì)導(dǎo)引階段。在末端精細(xì)導(dǎo)引階段，圖像跟蹤轉(zhuǎn)入跟蹤停機(jī)坪10內(nèi)“十”字標(biāo)志104的跟蹤，即由大目標(biāo)跟蹤轉(zhuǎn)為小目標(biāo)跟蹤，即主要跟蹤停機(jī)坪10的“十”字標(biāo)志104。在末端精細(xì)導(dǎo)引階段，除跟蹤的目標(biāo)由停機(jī)坪的“h”型標(biāo)識(shí)變?yōu)椤笆弊謽?biāo)識(shí)外，其處理流程與上述基于視覺的粗導(dǎo)引階段處理流程相同，此處不再贅述。

本領(lǐng)域技術(shù)人員在考慮說明書及實(shí)踐這里公開的發(fā)明后，將容易想到本發(fā)明的其它實(shí)施方案。本申請(qǐng)旨在涵蓋本發(fā)明的任何變型、用途或者適應(yīng)性變化，這些變型、用途或者適應(yīng)性變化遵循本發(fā)明的一般性原理并包括未公開的本技術(shù)領(lǐng)域中的公知常識(shí)或慣用技術(shù)手段。說明書和實(shí)施例僅被視為示例性的，本發(fā)明的真正范圍和精神由下面的權(quán)利要求指出。

應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明并不局限于上面已經(jīng)描述并在附圖中示出的精確結(jié)構(gòu)，并且可以在不脫離其范圍進(jìn)行各種修改和改變。本發(fā)明的范圍僅由所附的權(quán)利要求來(lái)限制。