CN104361770B - 用于交通信息采集无人机的精确降落自动控制方法 - Google Patents

用于交通信息采集无人机的精确降落自动控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种用于交通信息采集无人机的精确降落自动控制方法，包括以下步骤：S1无人机根据GPS飞行到一级目标位置；S2、无人机与地面控制站建立局域无线网连接；S3、无人机向地面控制站发送二级定位请求，同时开启视频定位；地面控制站收到二级定位请求后开启第一定位光源；无人机通过视频捕捉第一定位光源的位置，通过图像处理方法获得第一定位光源的位置信息，飞行到二级目标位置；S4、无人机向地面控制站发送三级定位请求，地面控制站收到三级定位请求后开启第二定位光源；无人机通过视频捕捉第二定位光源的位置，通过图像处理方法获得第二定位光源的位置信息，降落至地面站。本发明能够较为精确的自动控制无人机的降落。

Description

用于交通信息采集无人机的精确降落自动控制方法
技术领域
本发明涉及交通领域和导航技术，具体涉及一种用于交通信息采集无人机的精确降落自动控制方法。
背景技术
无人机是一种用来观测地面目标或投放小型物件的空中飞行平台，被广泛应用于军事情报侦察。由于其特点是部署灵活、设备简单、成本低，被广泛应用于采集车辆运行轨迹等微观交通信息，应用前景广阔。然而无人机的定点降落一直是个难题，很难达到精确降落的目的。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种用于交通信息采集无人机的精确降落自动控制方法，能够较为精确的自动控制无人机的降落。
本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种用于交通信息采集无人机的精确降落自动控制方法，其特征在于：它包括以下步骤：
S1、一级定位：
无人机根据GPS飞行到一级目标位置；
S2、无人机与地面控制站建立局域无线网连接；
S3、二级定位：
无人机向地面控制站发送二级定位请求，同时开启视频定位；地面控制站收到二级定位请求后开启第一定位光源；无人机通过视频捕捉第一定位光源的位置，通过图像处理方法获得第一定位光源的位置信息，飞行到二级目标位置；
S4、三级定位：
无人机向地面控制站发送三级定位请求，地面控制站收到三级定位请求后开启第二定位光源；无人机通过视频捕捉第二定位光源的位置，通过图像处理方法获得第二定位光源的位置信息，降落至地面站。
按上述方法，所述的第一定位光源为一组LED光珠组，按照一定的时间间隔规律闪烁。
按上述方法，所述的一组LED光珠组为5个，分设在地面站顶部的4个角上和地面站底部的中心点；
地面控制站收到二级定位请求后5个LED光珠同时闪烁，此时无人机捕捉到一个模糊亮点；无人机不断下降，当摄像头中捕捉的图像显示的不止一个亮点时，位于地面站底部的中心点的LED光珠熄灭，位于地面站顶部的4个角上的4个LED光珠常亮；无人机继续下降，直到位于地面站顶部的4个角上的4个LED光珠消失在无人机捕捉的画面中，无人机到达二级目标位置。
按上述方法，所述的第二定位光源位于地面站底部的中心点。
按上述方法，所述的一级目标位置的选取原则为：地面控制站的局域无线网能够覆盖。
本发明的有益效果为：先采用GPS进行初步定位，再通过两次视觉定位方法进行精确定位，既可避免由于GPS精度的影响在小范围内无法定位，又可避免因光线问题无法辨别地面图标，从而较为精确的自动控制无人机的降落，利用局域无线网进行信息交互速度更快，同时具有低成本、高精度定位、鲁棒性强以及白天和晚上都适用的特点。
附图说明
图1为无人机降落示意图。
图2为地面站光源示意图。
图3为视频捕捉到的光源变化图。
图4为地面站LED灯实际变化图。
图中：1-无人机，2-摄像机，3-第一定位光源，4-第二定位光源，5-地面站。
具体实施方式
下面结合附图和具体实例对本发明做进一步说明。
如图1所示，本发明提供的一种用于交通信息采集无人机的精确降落自动控制方法，包括以下步骤：
S1、一级定位：无人机1根据GPS飞行到一级目标位置，包括经纬度和高度信息，一级目标位置的选取原则为：地面控制站的局域无线网能够覆盖。
S2、无人机1与地面控制站建立局域无线网连接。
S3、二级定位：无人机1向地面控制站发送二级定位请求，同时开启视频定位（通过无人机1上的摄像机2获取光源图像）；地面控制站收到二级定位请求后开启第一定位光源3；无人机1通过视频捕捉第一定位光源3的位置，通过图像处理方法获得第一定位光源3的位置信息，飞行到二级目标位置。
由于无人机在摄像时会采集到大面积的光源图像，为避免噪声，优选的，第一定位光源按照一定的时间间隔规律闪烁。第一定位光源为一组LED光珠组，一组LED光珠组为5个，分设在地面站顶部的4个角上和地面站底部的中心点，中间一个LED光珠是为了增加光源的强度，以便摄像机从高处可以清晰的捕捉到目标；如此设定时，如图3所示，当无人机开始二级定位时，由于其高度太高，一组LED光珠组的间距远小于无人机的高度，因此只能看到一个模糊亮点，确定好这一组LED光珠组的大致方位后，无人机慢慢下降，最终能够清晰的捕捉一组LED光珠组的光源，如图2所示，当无人机摄像头中捕捉的图像显示的不止一个亮点时，位于地面站底部的中心点的LED光珠熄灭，位于地面站顶部的4个角上的4个LED光珠常亮；无人机继续下降，直到位于地面站顶部的4个角上的4个LED光珠消失在无人机捕捉的画面中，无人机到达二级目标位置。
S4、三级定位：
无人机1向地面控制站发送三级定位请求，地面控制站收到三级定位请求后开启第二定位光源4；无人机通过视频捕捉第二定位光源4的位置，通过图像处理方法获得第二定位光源4的位置信息，降落至地面站5。
本实施例中第二定位光源4位于地面站5底部的中心点。
无人机在降落过程中，当摄像机画面中的4点光源接近图像边缘时（即逐渐消失在无人机捕捉的画面中），无人机通过局域无线网发送三级定位请求，地面站收到信息后，关闭第一定位光源，开启第二定位光源。
为了精确判定无人机飞行的高度，还可以在无人机上增设气压传感器。
摄像机对地面站图像识别时，首先通过拍摄将彩色图片进行灰度处理，然后建立直方图，进行阈值平衡化，使彩色图像变成只有黑白两色的图片。在定位过程中，由于红外LED光珠会进行闪烁，因此在黑白区域中会形成连通区，通过设置的红外灯闪烁时间0.5秒的变化情况，图像的连通区会产生变化，根据此变化状态无人机可确定地面站为此次降落的地点。
以上实施例仅用于说明本发明的设计思想和特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，本发明的保护范围不限于上述实施例。所以，凡依据本发明所揭示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰，均在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种用于交通信息采集无人机的精确降落自动控制方法，其特征在于：它包括以下步骤：
S1、一级定位：
无人机根据GPS飞行到一级目标位置；
S2、无人机与地面控制站建立局域无线网连接；
S3、二级定位：
无人机向地面控制站发送二级定位请求，同时开启视频定位；地面控制站收到二级定位请求后开启第一定位光源；无人机通过视频捕捉第一定位光源的位置，通过图像处理方法获得第一定位光源的位置信息，飞行到二级目标位置；
S4、三级定位：
无人机向地面控制站发送三级定位请求，地面控制站收到三级定位请求后开启第二定位光源；无人机通过视频捕捉第二定位光源的位置，通过图像处理方法获得第二定位光源的位置信息，降落至地面站；
所述的第一定位光源为一组LED光珠组，按照一定的时间间隔规律闪烁；
所述的一组LED光珠组为5个，分设在地面站顶部的4个角上和地面站底部的中心点；
地面控制站收到二级定位请求后5个LED光珠同时闪烁，此时无人机捕捉到一个模糊亮点；无人机不断下降，当摄像头中捕捉的图像显示的不止一个亮点时，位于地面站底部的中心点的LED光珠熄灭，位于地面站顶部的4个角上的4个LED光珠常亮；无人机继续下降，直到位于地面站顶部的4个角上的4个LED光珠消失在无人机捕捉的画面中，无人机到达二级目标位置；
所述的第二定位光源位于地面站底部的中心点；
摄像机对地面站图像识别时，首先通过拍摄将彩色图片进行灰度处理，然后建立直方图，进行阈值平衡化，使彩色图像变成只有黑白两色的图片；在定位过程中，由于LED光珠会进行闪烁，因此在黑白区域中会形成连通区，通过设置的LED光珠闪烁时间0.5秒的变化情况，图像的连通区会产生变化，根据此变化状态无人机确定地面站为此次降落的地点。
2.根据权利要求1所述的用于交通信息采集无人机的精确降落自动控制方法，其特征在于：所述的一级目标位置的选取原则为：地面控制站的局域无线网能够覆盖。
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