CN109782791A - 一种无人机的降落方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种无人机的降落方法和装置，所述方法应用于车辆负载的无人机，所述车辆包括停机位和至少一个磁场产生装置；所述无人机包括至少一个磁场传感器；所述方法包括：当所述无人机接收到返航指令时，实时获取所述无人机相对于所述车辆的相对导航参数；当所述相对导航参数满足第一预设条件时，实时获取所述磁场传感器的磁场参数；当所述磁场参数与预设磁场参数匹配时，控制所述无人机降落；所述预设磁场参数与所述停机位的预设停机基准点对应。本发明所述的无人机的降落方法通过磁场定位实现了无人机在车载停机位上的精准降落。

Description

一种无人机的降落方法和装置

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，特别涉及一种无人机的降落方法和装置。

背景技术

当车辆前方过弯时，因存在视觉盲区，无法预判前方交通状况；当车辆前方交通拥堵时，未知拥堵状态，无法预判堵塞时间、路程等信息；目前，车载无人机可以辅助驾驶员等采集图像、视频信息传递到车辆主机***、驾驶员移动终端或紧急联系人设备上，以达到驾驶信息传播的目的。

在先技术存在一种设置于汽车的车厢内的无人机，用于紧急救援时的环境图像的获取；所述无人机包括机体，设置于所述机体内部的中央控制***，和分别与所述中央控制***连接的GPS导航仪，成像机构，探照机构，以及扩音器，激光发射器，以及用于GPS导航仪，成像机构，探照机构，以及扩音器，激光发射器供电的电池。此外还存在一种具有无人机探测***的汽车控制装置，包括汽车和无人机，通过位于汽车前方的无人机拍摄前方路况图像，并传递于汽车的主机***进行显示。

但是，无人机虽然易于从车辆上起飞，但是当无人机需要降落回收时，却难以准确降落在车辆的停机位上，而在先技术对此没有相应的解决办法。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种无人机的降落方法，以解决在先技术无法解决无人机精准降落到车辆的停机位上的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种无人机的降落方法，应用于车辆负载的无人机，所述车辆包括停机位和至少一个磁场产生装置；所述无人机包括至少一个磁场传感器；所述方法包括：

当所述无人机接收到返航指令时，实时获取所述无人机相对于所述车辆的相对导航参数；

当所述相对导航参数满足第一预设条件时，实时获取所述磁场传感器的磁场参数；

当所述磁场参数与预设磁场参数匹配时，控制所述无人机降落；所述预设磁场参数与所述停机位的预设停机基准点对应。

进一步的，在所述当所述磁场参数与预设磁场参数匹配时，控制所述无人机降落的步骤之前，还包括：

根据预先测定的磁场参数与相对所述预设停机基准点的磁场位置参数之间的对应关系，获取与所述磁场参数对应的磁场位置参数；

根据所述磁场位置参数，实时控制所述无人机向所述停机位的预设停机基准点靠近。

进一步的，所述相对导航参数包括相对距离参数、相对位置参数和相对姿态参数；所述相对导航参数满足第一预设条件包括：

所述相对距离参数小于第一预设距离，且所述相对位置参数与预设的停机位上方区域匹配，所述相对姿态参数小于姿态预设阈值。

进一步的，所述实时获取所述无人机相对于所述车辆的相对导航参数，包括：

实时获取所述无人机的第一GPS导航参数；

实时接收所述车辆发送的车辆的第二GPS导航参数；

根据所述第一GPS导航参数和所述第二GPS导航参数，实时计算得到所述无人机相对于所述车辆的相对导航参数。

进一步的，所述相对导航参数包括相对距离参数；在所述当所述无人机接收到返航指令时，实时获取所述无人机相对于所述车辆的相对导航参数的步骤之后，还包括：

当所述相对距离参数大于第二预设距离时，根据所述相对导航参数，实时控制所述无人机向所述车辆飞行。

进一步的，所述相对导航参数包括相对距离参数；在所述当所述无人机接收到返航指令时，实时获取所述无人机相对于所述车辆的相对导航参数的步骤之后，还包括：

当所述相对距离参数大于等于第一预设距离小于第二预设距离时，进行惯性导航，实时控制所述无人机向所述车辆飞行。

进一步的，所述进行惯性导航，实时控制所述无人机向所述车辆飞行，包括：

实时获取所述无人机的第一惯性导航参数；

实时接收所述车辆发送的车辆的第二惯性导航参数；

根据所述第一惯性导航参数和所述第二惯性导航参数，实时计算得到所述无人机相对于所述车辆的相对导航参数；

根据所述相对导航参数，实时控制所述无人机向所述车辆飞行；

其中，所述第一惯性导航参数包括所述无人机的惯性坐标、姿态参数、加速度参数和相应的时间戳参数；所述第二惯性导航参数包括所述车辆的惯性坐标、姿态参数、加速度参数和相应的时间戳参数。

进一步的，所述无人机包括摄像头；所述进行惯性导航，实时控制所述无人机向所述车辆飞行，还包括：

实时接收所述车辆发送的校准图像；

实时获取所述摄像头拍摄得到的环境图像；

将所述环境图像与所述校准图像进行匹配，计算所述无人机相对于所述车辆的相对姿态参数；

根据所述相对姿态参数，校正所述无人机的姿态参数。

进一步的，在所述实时获取所述磁场传感器的磁场参数之前，还包括：

实时获取所述摄像头拍摄得到的环境图像；

将所述环境图像与预设停机位图像进行匹配，计算所述无人机相对于所述预设停机位的水平位置参数；

根据所述水平位置参数，实时控制所述无人机的水平方向运动。

进一步的，所述停车位包括压力传感器；所述当所述磁场参数与预设磁场参数匹配时，控制所述无人机降落的步骤，包括：

当所述磁场参数与预设磁场参数匹配时，按照预设规则不断降低所述无人机的高度；

根据预先测定的磁场参数与相对所述预设停机基准点的磁场位置参数之间的对应关系，实时获取与所述磁场参数对应的磁场位置参数；

根据所述磁场位置参数，实时控制所述无人机的水平方向运动；

实时接收所述车辆发送的所述压力传感器的压力参数；

当检测到所述压力参数大于预设压力阈值时，停止所述无人机。

相对于现有技术，本发明所述的无人机的降落方法具有以下优势：

(1)本发明所述的无人机降落方法可以针对车辆的磁场产生装置产生的磁场，通过无人机的磁场传感器获取磁场参数，当所述磁场参数匹配预设磁场参数时，确定无人机的位置与车载停机位的预设停机基准点对应，然后控制无人机降落；本发明实施例通过磁场定位实现了无人机在车载停机位上的精准降落。

(2)本发明所述的无人机降落方法可以通过GPS导航、惯性导航、磁场定位由远及近地进行导航，提高了无人机降落过程的准确性和效率。

(3)本发明所述的无人机降落方法通过辅助图像定位，提高了无人机降落过程的效率。

(4)本发明所述的无人机降落方法通过压力传感器，避免了无人机降落过程中和车辆相撞的问题，实现稳定停靠。

本发明的另一目的在于提出一种无人机的降落装置，以解决在先技术无法解决无人机精准降落到车辆的停机位上的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种无人机的降落装置，应用于车辆负载的无人机，所述车辆包括停机位和至少一个磁场产生装置；所述无人机包括至少一个磁场传感器；所述装置包括：

导航模块，用于当所述无人机接收到返航指令时，实时获取所述无人机相对于所述车辆的相对导航参数；

磁场检测模块，用于当所述相对导航参数满足第一预设条件时，实时获取所述磁场传感器的磁场参数；

降落模块，用于当所述磁场参数与预设磁场参数匹配时，控制所述无人机降落；所述预设磁场参数与所述停机位的预设停机基准点对应。

进一步的，所述装置还包括：

磁场定位模块，用于根据预先测定的磁场参数与相对所述预设停机基准点的磁场位置参数之间的对应关系，获取与所述磁场参数对应的磁场位置参数；

磁场导航模块，用于根据所述磁场位置参数，实时控制所述无人机向所述停机位的预设停机基准点靠近。

进一步的，所述相对导航参数包括相对距离参数、相对位置参数和相对姿态参数；所述相对导航参数满足第一预设条件包括：

所述相对距离参数小于第一预设距离，且所述相对位置参数与预设的停机位上方区域匹配，所述相对姿态参数小于姿态预设阈值。

进一步的，所述导航模块包括：

第一GPS导航单元，用于实时获取所述无人机的第一GPS导航参数；

第二GPS导航单元，用于实时接收所述车辆发送的车辆的第二GPS导航参数；

相对GPS导航单元，用于根据所述第一GPS导航参数和所述第二GPS导航参数，实时计算得到所述无人机相对于所述车辆的相对导航参数。

进一步的，所述装置还包括：

GPS导航控制模块，用于当所述相对距离参数大于第二预设距离时，根据所述相对导航参数，实时控制所述无人机向所述车辆飞行。

进一步的，所述装置还包括：

惯性导航控制模块，用于当所述相对距离参数大于等于第一预设距离小于第二预设距离时，进行惯性导航，实时控制所述无人机向所述车辆飞行。

进一步的，所述惯性导航控制模块包括：

第一惯性导航单元，用于实时获取所述无人机的第一惯性导航参数；

第二惯性导航单元，用于实时接收所述车辆发送的车辆的第二惯性导航参数；

相对惯性导航单元，用于根据所述第一惯性导航参数和所述第二惯性导航参数，实时计算得到所述无人机相对于所述车辆的相对导航参数；

惯性导航控制单元，用于根据所述相对导航参数，实时控制所述无人机向所述车辆飞行；

其中，所述第一惯性导航参数包括所述无人机的惯性坐标、姿态参数、加速度参数和相应的时间戳参数；所述第二惯性导航参数包括所述车辆的惯性坐标、姿态参数、加速度参数和相应的时间戳参数。

进一步的，所述无人机包括摄像头；所述惯性导航控制模块还包括：

图像接收单元，用于实时接收所述车辆发送的校准图像；

图像拍摄单元，用于实时获取所述摄像头拍摄得到的环境图像；

图像处理单元，用于将所述环境图像与所述校准图像进行匹配，计算所述无人机相对于所述车辆的相对姿态参数；

图像校正单元，用于根据所述相对姿态参数，校正所述无人机的姿态参数。

进一步的，所述装置还包括：

图像拍摄模块，用于实时获取所述摄像头拍摄得到的环境图像；

图像处理模块，用于将所述环境图像与预设停机位图像进行匹配，计算所述无人机相对于所述预设停机位的水平位置参数；

图像校正模块，用于根据所述水平位置参数，实时控制所述无人机的水平方向运动。

进一步的，所述停车位包括压力传感器；所述降落模块包括：

降低单元，用于当所述磁场参数与预设磁场参数匹配时，按照预设规则不断降低所述无人机的高度；

磁场位置参数获取单元，用于根据预先测定的磁场参数与相对所述预设停机基准点的磁场位置参数之间的对应关系，实时获取与所述磁场参数对应的磁场位置参数；

磁场位置控制单元，用于根据所述磁场位置参数，实时控制所述无人机的水平方向运动；

压力检测单元，用于实时接收所述车辆发送的所述压力传感器的压力参数；

停机单元，用于当检测到所述压力参数大于预设压力阈值时，停止所述无人机。

所述无人机的降落装置与上述无人机的降落方法相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的一种无人机的降落方法的步骤流程图；

图2为本发明实施例所述的一种无人机的配置示意图；

图3为本发明实施例所述的无人机和车辆之间的数据交互的示意图；

图4为本发明实施例所述的一种车辆的示意图；

图5为本发明实施例所述的一种无人机的示意图；

图6为本发明实施例所述的另一种无人机的降落方法的步骤流程图；

图7为本发明实施例所述的一种无人机的降落装置的结构框图；

图8为本发明实施例所述的另一种无人机的降落装置的结构框图。

附图标记说明：

40-车辆，41-停机位，42-磁场产生装置，43-停机支槽，44-锁止机构，45-充电电极架，46-压力传感器，50-无人机，51-磁场传感器，52-停机支架，53-充电电极。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

参照图1所示，本发明实施例提供了一种无人机的降落方法，应用于车辆负载的无人机，上述车辆包括停机位和至少一个磁场产生装置；上述无人机包括至少一个磁场传感器；上述方法具体可以包括步骤101-103：

步骤101：当上述无人机接收到返航指令时，实时获取上述无人机相对于上述车辆的相对导航参数。

在本发明实施例中，上述无人机可以为旋翼无人机、固定翼无人机等。

在无人机起飞后，上述无人机可以进行自主控制，也可以接受车辆发送的控制信号的控制。

参照图2所示，上述无人机可以包括或部分包括：

WLAN(Wireless Loc.al Area Networks，无线局域网)天线，可以以上述车辆为WLAN热点，用于无人机和车辆之间通过进行短距离数据传输，节约流量费用，通信距离可以达到100-400米；

4G/5G(***移动通信技术/第五代移动通信技术)天线，用于上述车辆和无人机之间通过信号基站进行数据传输，可以作为WLAN信号较弱时的补充，适于长距离的数据传输；

GPS(Global Positioning System，全球定位***)天线，用于实时获取无人机的GPS坐标；

摄像头，可以包括用于拍摄环境图像的航拍摄像头、用于辅助定位的短焦摄像头等，获取图像并传输给微控制单元；摄像头应具备防抖功能；

摄像头电机，用于调整上述摄像头的拍摄角度；

摄像头位置传感器，用于获取上述摄像头的位置，配合上述摄像头电机调整摄像头；

陀螺仪，作为惯性导航***的一部分，用于获取上述无人机的角运动参数，即姿态参数；

加速度传感器，作为惯性导航***的一部分，用于获取上述无人机的加速度参数；

电池传感器，用于检测上述无人机的电池电量；

无人机电机，用于驱动上述无人机的运动；

磁场传感器，用于检测磁场强度的大小和方向。

可以理解的是，上述无人机包括微控制单元、存储器、电池等，这里不再赘述。

上述车辆可以包括Telematics(远距离通信的电信Telecommunications与信息科学Informatics的合成词)，即应用无线通信技术的车载电脑***，与上述无人机进行数据交互。

参照图3所示，当驾驶员变更目的地时，Telematics将引航信息发送至无人机；上述无人机可以接收车辆发送的引航信息，通过引航规划模块，查找与上述引航信息对应的预设巡航路径；或者接受上述车辆发送的预设巡航路径，进行巡航，并同时引领车辆航行。

上述无人机可以按照预设巡航路径，实时拍摄前方路况、交通状况等环境图像发送给车辆显示，供用户判断前方行车环境；也可以由无人机通过环境图像与模板图像比对，判断行车环境是否适宜、是否存在盲区等，并可以通过预置的路径规划模块为车辆规划路径。

当然，上述无人机也可以在抗震救灾、抢险、人物搜寻等场景中，进行各类复杂环境图像的获取、信息的传递等；本发明实施例对此不作限制。

由于通信距离的限制(避免通信延迟、信号不稳定)、无人机的电量限制等，当无人机与车辆的相对距离参数大于预设距离阈值时，无人机需主动靠近车辆。

当上述巡航路径无盲区或者盲区不足以影响车辆正常行驶时，可以向车辆发送返航请求；或者在用户判断后，由车辆发送返航指令，以避免无效巡航以及因此带来的无效的电量消耗。

当检测到上述无人机的电池电量低于预设电量阈值时，可以向上述车辆发送返航请求；待接收到返航指令时，进行返航。

在本发明实施例中，无人机可以采用PID(比例-积分-微分)控制、模糊控制等各种控制方法实现上述无人机的运动控制。

需要说明的是，对于旋翼无人机而言，可以通过控制各个旋翼电机的转速和方向，控制转向和姿态调整；对于固定翼无人机而言，可以通过控制方向舵或副翼的偏转等方式控制转向和姿态调整。

无人机起飞后，则需实时计算无人机与车辆的相对导航参数，确保无人机正常回收。

上述相对导航参数可以是通过GPS导航方式获得的相对导航参数，也可以是通过惯性导航方式获得的相对导航参数，或者是采用卡尔曼滤波等方法综合多种导航方法获得的相对导航参数。

示例性地，上述相对导航参数可以包括相对距离参数、相对位置参数和相对姿态参数。

上述车辆的导航参数包括或部分包括：分别表示车辆x坐标，车辆y坐标，车辆z标准，车辆横向倾斜角，车辆纵向倾斜角，车辆偏航角度；上述无人机的导航参数包括或部分包括：分别表示无人机x坐标，无人机y坐标，无人机z标准，无人机横向倾斜角，无人机纵向倾斜角，无人机偏航角度。上述横向倾斜角、纵向倾斜角、偏航角，可以分别与描述飞行器姿态的滚转角、俯仰角、偏航角相对应。

上述相对距离参数为上述无人机与上述车辆之间的相对距离参数。

上述相对位置参数为上述无人机与上述车辆之间的相对位置参数，计算对应坐标的差值可以获得。

上述相对姿态参数上述无人机与上述车辆之间的相对姿态参数，计算对应角度参数的差值获得；上述姿态参数可以包括：横向倾斜角、纵向倾斜角、偏航角，可以分别与描述飞行器姿态的滚转角、俯仰角、偏航角相对应。

因为车辆一般在平坦的地面行驶，上述车辆横向倾斜角和上述车辆纵向倾斜角一般较小；上述无人机一般保持平行于地面行驶，因此上述无人机横向倾斜角和上述无人机纵向倾斜角一般也较小，因此在多种情况下可以忽略不计。

在本发明实施例中，上述车辆可以是处于静止状态，也可以处于运动状态。

步骤102：当上述相对导航参数满足第一预设条件时，实时获取上述磁场传感器的磁场参数。

参照图4所示，上述车辆40可以包括停机位41和至少一个磁场产生装置42；相应地，参照图5所示，上述无人机50可以包括至少一个磁场传感器51。

上述磁场传感器，可以为基于霍尔效应的磁场传感器、基于磁阻效应的磁场传感器或者其它磁场传感器。

霍尔效应可以描述为当电流垂直于外磁场通过导体时，在导体的垂直于磁场和电流方向的两个端面之间会出现电势差；通过对电动势差的大小和极性的检测即可得出垂直于前后面的磁场强度。

磁阻效应是因为磁阻材料自身阻值对所处的磁场的强度以及方向的改变敏感，即磁场的强弱变化会导致磁阻材料自身电阻值发生变化；可以通过利用惠斯通电桥检测MR(Magneto resistance，磁致电阻)阻值的变化，间接测量出磁场强度。

上述磁场参数包括磁场强度的大小以及方向。

从而只需设置三个相互垂直的霍尔器件或三个相互垂直的上述的惠斯通电桥，就可以测算出三个方向上的磁场强度Hx、Hy、Hz，即磁场参数，从而完成对三轴磁场的检测。

上述车辆还包括至少一个磁场产生装置，用于产生磁场；上述无人机包括至少一个磁场传感器，当上述无人机与上述车辆的距离较近时，用于检测无人机的磁场传感器与上述车辆所处的相对位置的磁场参数。

上述磁场产生装置可以为永磁铁，也可以为电磁铁或者其它磁场产生装置。

可以理解的是，以上述车辆为基准，因为上述磁场产生装置相对于上述车辆位置固定，产生的磁场强度的分布也是固定的；因此上述相对位置与磁场参数是一一对应的关系。

在本发明实施例中，需要预先通过测试标定等方式，建立磁场参数与相对位置的对应关系。

例如预先测定的磁场参数与相对上述停机位的预设停机基准点的磁场位置参数之间的对应关系；因此，可以根据上述无人机的磁场传感器检测的磁场参数，查找上述磁场参数与上述磁场位置参数的对应关系，可以得到上述无人机的磁场位置参数。

上述预设停机基准点位于停机位中；示例性地，可以为停机位的中心，可以为停机位中磁场产生装置的位置。

为了提高磁场传感器的信噪比，需要尽可能地缩短无人机的磁场传感器与车辆的磁场产生装置之间的距离，上述磁场传感器一般可以安装于上述无人机的下腹部，或者停机支架上；上述磁场产生装置安装于上述停机位上。

上述停机位位于车辆的顶部或者车辆的其它便于无人机降落的区域。

可选地，上述相对导航参数包括相对距离参数、相对位置参数和相对姿态参数；上述相对导航参数满足第一预设条件包括：上述相对距离参数小于第一预设距离，且上述相对位置参数与预设的停机位上方区域匹配，上述相对姿态参数小于姿态预设阈值。

当然，为了保证上述磁场参数与磁场位置参数的对应关系的准确性，提高间接检测得到的磁场位置参数的准确性；在实时获取上述磁场传感器的磁场参数之前，上述无人机与车辆之间的相对距离应该小于第一预设距离，避免检测到的磁场参数过于微弱导致巨大误差。

上述第一预设距离一般与上述磁场传感器的灵敏度、上述磁场产生装置的磁场强度分布相关；可以通过测试标定得到，可以为0.1-2米，例如0.2米。

具体地，上述相对距离可以以上述停机位的预设停机基准点为基准。当然，在本发明实施例中，相对上述车辆的各个参数均可以上述停机位的预设停机基准点为基准，这里不再赘述。

此外，上述无人机与车辆之间的相对姿态参数也应该小于姿态预设阈值；保证无人机和车辆的姿态参数近似或相同，在短时间保持稳定。可以理解的是，上述预先测定的磁场参数与相对上述停机位的预设停机基准点的磁场位置参数之间的对应关系，一般在无人机和车辆的姿态参数近似或相同的条件下进行测试的。

上述相对位置参数与预设的停机位上方区域匹配，即上述无人机位于上述车辆的预设的停机位上方区域，即位于上述停机位的正上方，而不是位于上述停机位的前后左右或前后左右的下方区域；如此使得无人机的磁场传感器和车辆的磁场产生装置之间的距离更短，提高信噪比；同时避免无人机与车辆相撞的风险。

在本发明实施例中，可以控制无人机的相对位置参数匹配上述预设的停机位上方区域，也可以通过无人机的摄像头拍摄下方的停机位的图像与预设的停机位的标准图像进行比对，以便调节上述无人机的运动方向。

当然，上述车辆可以包括分布在上述停机位上的多个磁场产生装置；上述无人机可以包括至少三个磁场传感器，进一步提高信噪比，提高通过磁场数据进行定位的精确性和稳定性。

示例性地，在上述停机位的预设标准停靠点设置一个磁场产生装置；其它磁场产生装置可以位于上述停机位的四周。在上述无人机的下腹部设置一个磁场产生装置；其它磁场产生装置可以位于上述无人机的下腹部的四周。

本发明实施例并限制上述各个磁场发生装置或上述各个磁场传感器的布置方向、排列方式。

步骤103：当上述磁场参数与预设磁场参数匹配时，控制上述无人机降落；上述预设磁场参数与上述停机位的预设停机基准点对应。

当上述磁场参数与上述停机位的预设停机基准点对应的预设磁场参数匹配时，即上述无人机位于上述停机位的预设停机基准点，或者位于上述停机位的预设停机基准点的正上方的预设高度范围内。

在本发明实施例中，可以通过测试标定获得一系列与上述预设磁场参数匹配的磁场参数，这里不再赘述。

当然，在本发明实施例中，也可以根据预先测定的磁场参数与相对上述预设停机基准点的磁场位置参数之间的对应关系，实时获取与上述磁场参数对应的磁场位置参数。若上述停机位的预设停机基准点的预设磁场位置参数与上述磁场位置参数匹配时，即上述无人机位于上述停机位的预设停机基准点或者位于上述停机位的预设停机基准点的正上方的预设高度范围内，则控制上述无人机降落。

本发明上述的无人机降落方法可以针对车辆的磁场产生装置产生的磁场，通过无人机的磁场传感器获取磁场参数，当上述磁场参数匹配预设磁场参数时，确定无人机的位置与车载停机位的预设停机基准点对应，然后控制无人机降落；本发明实施例实现了无人机在车载停机位上的精准降落。

参照图6所示，本发明实施例提供了一种无人机的降落方法，应用于车辆负载的无人机，上述车辆包括停机位和至少一个磁场产生装置；上述无人机包括至少一个磁场传感器；上述方法具体可以包括步骤601-607：

步骤601：当上述无人机接收到返航指令时，实时获取上述无人机相对于上述车辆的相对导航参数。

上述实时获取上述无人机相对于上述车辆的相对导航参数，包括：

实时获取上述无人机的第一GPS导航参数；

实时接收上述车辆发送的车辆的第二GPS导航参数；

根据上述第一GPS导航参数和上述第二GPS导航参数，实时计算得到上述无人机相对于上述车辆的相对导航参数。

上述无人机和上述车辆均设置有GPS导航***；上述无人机可以实时获取上述无人机的第一GPS导航参数，也可以实时接收上述车辆发送的车辆的第二GPS导航参数，因此可以实时计算得到上述无人机相对于上述车辆的相对导航参数；上述GPS导航参数至少包括GPS坐标参数。

上述无人机和上述车辆还可以设置有惯性导航***，至少包括加速度传感器和陀螺仪，可以获得相应的加速度参数、速度参数、姿态参数等。仅采用上述惯性导航***，也可以通过积分运算等获得上述无人机和上述车辆的坐标参数。因此，可以采用卡尔曼滤波方法综合上述GPS导航***的导航参数和惯性导航***的导航参数，获得更精确的导航参数。

在本发明实施例中，上述GPS导航参数还包括相应的时间戳，因为上述无人机获取上述无人机的第一GPS导航参数和接收上述车辆的第二GPS导航参数之间可能存在时间延迟；因此在上述GPS导航过程中可以采用上述惯性导航***对上述GPS导航参数进行修正，以得到实时的准确的相对导航参数，避免因为延迟引起的误差。

当然，上述无人机获取的无人机的第一惯性导航参数和接收的上述车辆发送的车辆的第二惯性导航参数也包括相应的时间戳。

上述时间戳可以为GPS时间戳，即采用统一的GPS导航***的时间作为共同时钟，相对更准确。

在本发明实施例中，上述车辆也可以接收上述无人机发送的各导航参数，获取上述车辆的各导航参数，计算上述相对导航参数并发送给上述无人机，通过双冗余提高导航的稳定性，也便于上述车辆实时获取上述无人机的位置，合理安排导航任务和处理突发状况。

步骤602：当上述相对距离参数大于第二预设距离时，根据上述相对导航参数，实时控制上述无人机向上述车辆飞行。

上述相对导航参数包括相对距离参数。

在本发明实施例中，上述GPS导航***适用于远距离定位，在近距离时已不准确；而惯性导航不适宜长时间导航，因为容易因为时间造成误差积累，而且在短距离时定位也不准确；在本发明实例中，短距离的定位采用上述的磁场数据进行定位。

当上述相对距离参数大于第二预设距离时，示例性地上述第二预设距离为3-30米，根据上述无人机和上述车辆的相对导航参数，实时控制上述无人机向上述车辆飞行。

示例性地，因为上述相对导航参数是实时更新的，因此可以根据上述相对导航参数控制上述无人机的姿态参数，例如无人机的偏航角等，调整无人机的偏航角朝向车辆，可以采用匀速飞行，也可以变速飞行；本发明实施例对此不做限制；当然，上述无人机的运动速度需要大于上述车辆的运动速度。

步骤603：当上述相对距离参数大于等于第一预设距离小于第二预设距离时，进行惯性导航，实时控制上述无人机向上述车辆飞行。

上述进行惯性导航，实时控制上述无人机向上述车辆飞行，包括：

实时获取上述无人机的第一惯性导航参数；

实时接收上述车辆发送的车辆的第二惯性导航参数；

根据上述第一惯性导航参数和上述第二惯性导航参数，实时计算得到上述无人机相对于上述车辆的相对导航参数；

根据上述相对导航参数，实时控制上述无人机向上述车辆飞行；

其中，上述第一惯性导航参数包括上述无人机的惯性坐标、姿态参数、加速度参数和相应的时间戳参数；上述第二惯性导航参数包括上述车辆的惯性坐标、姿态参数、加速度参数和相应的时间戳参数。

上述关于惯性导航的描述可以参照上面的说明，这里不再赘述。

上述无人机包括摄像头；上述进行惯性导航，实时控制上述无人机向上述车辆飞行，还包括：

实时接收上述车辆发送的校准图像；

实时获取上述摄像头拍摄得到的环境图像；

将上述环境图像与上述校准图像进行匹配，计算上述无人机相对于上述车辆的相对姿态参数；

根据上述相对姿态参数，校正上述无人机的姿态参数。

在本发明实施例中，在进行惯性导航时，因为无人机与车辆之间已经处于近距离范围内，可以通过无人机的摄像头拍摄环境图像，确定车辆处于无人机拍摄范围内，可以将拍摄的车辆及车辆周围环境图像发送给车辆；由车辆中的用户选定共同参照物，例如车辆航向上的远方的静态参照物，并拍摄包括上述共同参照物的校准图像发送至无人机。

示例性地，上述无人机通过摄像头电机和摄像头位置传感器拍摄周围的环境图像，并将上述环境图像和上述接收的校准图像进行比对；若上述环境图像与上述校正图像的相似度大于预设图像相似度，则进一步可以采用图像处理方法，计算上述环境图像和上述校正图像的相似点；根据相似点之间的向量关系，确定上述环境图像和上述校正图像的相对向量关系，进而根据上述相对向量关系，调整无人机的姿态参数，以使上述无人机和上述车辆位于同一航线上，即二者的偏航角相同，与上述惯性导航配合，提高导航效率和准确性。

当然，因为上述无人机和上述车辆都可能处于运动中，因此上述通过图像进行无人机的姿态校准的步骤可以是实时进行的。

步骤604：当上述相对导航参数满足第一预设条件时，实时获取上述磁场传感器的磁场参数。

在上述实时获取上述磁场传感器的磁场参数之前，还包括：

实时获取上述摄像头拍摄得到的环境图像；

将上述环境图像与预设停机位图像进行匹配，计算上述无人机相对于上述预设停机位的水平位置参数；

根据上述水平位置参数，实时控制上述无人机的水平方向运动。

上述无人机的摄像头可以通过摄像头电机和摄像头位置传感器控制上述摄像头，或者控制云台摄像头拍摄方向朝向预设的垂直地面方向；因为上述无人机的飞行一般平行于地面，故上述预设的垂直地面方向可以预设。

当然，在本发明实施例中，可以根据上述无人机和上述车辆的相对姿态参数、相对位置参数等相对导航参数，控制上述无人机的摄像头的拍摄方向朝向上述车辆的停车位，上述拍摄方向也可以与上述车辆的航向相同。

上述通过拍摄图像进行定位的具体描述可以参照上述描述，这里不再赘述。

步骤605：根据预先测定的磁场参数与相对上述预设停机基准点的磁场位置参数之间的对应关系，获取与上述磁场参数对应的磁场位置参数。

在本发明实施例中，通过测试标定可以建立预先测定的磁场参数与相对上述停机位的预设停机基准点的磁场位置参数之间的对应关系；因此，可以根据上述无人机的磁场传感器检测的磁场参数，查找上述磁场参数与上述磁场位置参数的对应关系，可以得到上述无人机的磁场位置参数。

步骤606：根据上述磁场位置参数，实时控制上述无人机向上述停机位的预设停机基准点靠近。

上述磁场位置参数就是以上述停机位的预设停机基准点为基准的；以向量形式的上述磁场位置参数为例，上述向量的反方向即为上述无人机的航向，上述向量的长度即为上述无人机的航程。

当然，在本发明实施例中，上述车辆可能处于运动状态，因此上述无人机需要不断调整航向，即姿态参数。

步骤607：当上述磁场参数与预设磁场参数匹配时，控制上述无人机降落；上述预设磁场参数与上述停机位的预设停机基准点对应。

上述停车位包括压力传感器；上述当上述磁场参数与预设磁场参数匹配时，控制上述无人机降落的步骤，包括：

当上述磁场参数与预设磁场参数匹配时，按照预设规则不断降低上述无人机的高度；

根据预先测定的磁场参数与相对上述预设停机基准点的磁场位置参数之间的对应关系，实时获取与上述磁场参数对应的磁场位置参数；

根据上述磁场位置参数，实时控制上述无人机的水平方向运动；

实时接收上述车辆发送的上述压力传感器的压力参数；

当检测到上述压力参数大于预设压力阈值时，停止上述无人机。

参照图4所示，上述停机位41还可以包括停机支槽43，锁止机构44，充电电极架45，压力传感器46等。

参照图5所示，上述无人机50还可以包括停机支架52以及充电电极53。

在上述无人机降落的过程中，仍然要保证上述无人机与上述停车位之间的相对位置尽量不变，保证上述无人机一直处于上升停机位的预设停机基准点上方，并随着上述无人机的降落而不断接近上述预设停机基准点。

为了保证上述无人机与上述停机位实际接触再进行停机，避免因为虚触就停止无人机导致无人机与上述停机位相撞的问题，因此通过压力传感器来检测上述无人机与上述车辆之间的压力。

上述压力传感器可以为电容传感器，由于压力变化导致电容传感器的检测电容板间的距离变化引起电容值的变化来检测压力，即Cd＝εA/d，其中Cd为电容传感器的测量值；ε为电容板间介电常数，为固定值；A为固定值，为电容板相对面积；电容板间距离d随压力变化。

上述停止上述无人机可以为停止上述无人机的电机的运转。

在停止上述无人机后，上述无人机的停机支架应该位于上述停车位的停机支槽处，可以通过上述无人机的锁止结构，启动上述锁止机构的电机，通过旋转机械连杆机构，锁住上述无人机的停机支架，避免因车辆运动过程中的震动导致无人机停靠不稳定的问题。

在上述无人机降落后，上述无人机的充电电极和上述停车位的充电电极架相接触，可以实现向上述无人机的电源充电。

上述无人机还可以包括距离传感器，可以设置于无人机下腹部或者停机支架上；当上述距离传感器的检测距离小于预设距离时，停止无人机的降落，避免无人机与车辆的相撞。

相对于现有技术，本发明上述的无人机的降落方法具有以下优势：

(1)本发明上述的无人机降落方法可以针对车辆的磁场产生装置产生的磁场，通过无人机的磁场传感器获取磁场参数，当上述磁场参数匹配预设磁场参数时，确定无人机的位置与车载停机位的预设停机基准点对应，然后控制无人机降落；本发明实施例通过磁场定位实现了无人机在车载停机位上的精准降落。

(2)本发明上述的无人机降落方法可以通过GPS导航、惯性导航、磁场定位由远及近地进行导航，提高了无人机降落过程的准确性和效率。

(3)本发明上述的无人机降落方法通过辅助图像定位，提高了无人机降落过程的效率。

(4)本发明上述的无人机降落方法通过压力传感器，避免了无人机降落过程中和车辆相撞的问题，实现稳定停靠。

参照图7所示，本发明实施例提供了一种无人机的降落装置，应用于车辆负载的无人机，上述车辆包括停机位和至少一个磁场产生装置；上述无人机包括至少一个磁场传感器；上述装置可以包括：

导航模块701，用于当上述无人机接收到返航指令时，实时获取上述无人机相对于上述车辆的相对导航参数；

磁场检测模块702，用于当上述相对导航参数满足第一预设条件时，实时获取上述磁场传感器的磁场参数；

降落模块703，用于当上述磁场参数与预设磁场参数匹配时，控制上述无人机降落；上述预设磁场参数与上述停机位的预设停机基准点对应。

参照图8所示，在上述图7的基础上，进一步的，上述装置还可以包括：

磁场定位模块704，用于根据预先测定的磁场参数与相对上述预设停机基准点的磁场位置参数之间的对应关系，获取与上述磁场参数对应的磁场位置参数；

磁场导航模块705，用于根据上述磁场位置参数，实时控制上述无人机向上述停机位的预设停机基准点靠近。

进一步的，上述相对导航参数包括相对距离参数、相对位置参数和相对姿态参数；上述相对导航参数满足第一预设条件包括：

上述相对距离参数小于第一预设距离，且上述相对位置参数与预设的停机位上方区域匹配，上述相对姿态参数小于姿态预设阈值。

进一步的，上述导航701可以包括：

第一GPS导航单元，用于实时获取上述无人机的第一GPS导航参数；

第二GPS导航单元，用于实时接收上述车辆发送的车辆的第二GPS导航参数；

相对GPS导航单元，用于根据上述第一GPS导航参数和上述第二GPS导航参数，实时计算得到上述无人机相对于上述车辆的相对导航参数。

进一步的，上述装置还可以包括：

GPS导航控制模块706，用于当上述相对距离参数大于第二预设距离时，根据上述相对导航参数，实时控制上述无人机向上述车辆飞行。

进一步的，上述装置还可以包括：

惯性导航控制模块707，用于当上述相对距离参数大于等于第一预设距离小于第二预设距离时，进行惯性导航，实时控制上述无人机向上述车辆飞行。

进一步的，上述惯性导航控制模块707可以包括：

第一惯性导航单元，用于实时获取上述无人机的第一惯性导航参数；

第二惯性导航单元，用于实时接收上述车辆发送的车辆的第二惯性导航参数；

相对惯性导航单元，用于根据上述第一惯性导航参数和上述第二惯性导航参数，实时计算得到上述无人机相对于上述车辆的相对导航参数；

惯性导航控制单元，用于根据上述相对导航参数，实时控制上述无人机向上述车辆飞行；

其中，上述第一惯性导航参数包括上述无人机的惯性坐标、姿态参数、加速度参数和相应的时间戳参数；上述第二惯性导航参数包括上述车辆的惯性坐标、姿态参数、加速度参数和相应的时间戳参数。

进一步的，上述无人机包括摄像头；上述惯性导航控制模块707还可以包括：

图像接收单元，用于实时接收上述车辆发送的校准图像；

图像拍摄单元，用于实时获取上述摄像头拍摄得到的环境图像；

图像处理单元，用于将上述环境图像与上述校准图像进行匹配，计算上述无人机相对于上述车辆的相对姿态参数；

图像校正单元，用于根据上述相对姿态参数，校正上述无人机的姿态参数。

进一步的，上述装置还可以包括：

图像拍摄模块，用于实时获取上述摄像头拍摄得到的环境图像；

图像处理模块，用于将上述环境图像与预设停机位图像进行匹配，计算上述无人机相对于上述预设停机位的水平位置参数；

图像校正模块，用于根据上述水平位置参数，实时控制上述无人机的水平方向运动。

进一步的，上述停车位包括压力传感器；上述降落模块603可以包括：

降低单元，用于当上述磁场参数与预设磁场参数匹配时，按照预设规则不断降低上述无人机的高度；

磁场位置参数获取单元，用于根据预先测定的磁场参数与相对上述预设停机基准点的磁场位置参数之间的对应关系，实时获取与上述磁场参数对应的磁场位置参数；

磁场位置控制单元，用于根据上述磁场位置参数，实时控制上述无人机的水平方向运动；

压力检测单元，用于实时接收上述车辆发送的上述压力传感器的压力参数；

停机单元，用于当检测到上述压力参数大于预设压力阈值时，停止上述无人机。

上述无人机的降落装置与上述无人机的降落方法相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种无人机的降落方法，其特征在于，应用于车辆负载的无人机，所述车辆包括停机位和至少一个磁场产生装置；所述无人机包括至少一个磁场传感器；所述方法包括：

当所述无人机接收到返航指令时，实时获取所述无人机相对于所述车辆的相对导航参数；

当所述相对导航参数满足第一预设条件时，实时获取所述磁场传感器的磁场参数；

当所述磁场参数与预设磁场参数匹配时，控制所述无人机降落；所述预设磁场参数与所述停机位的预设停机基准点对应。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述当所述磁场参数与预设磁场参数匹配时，控制所述无人机降落的步骤之前，还包括：

根据预先测定的磁场参数与相对所述预设停机基准点的磁场位置参数之间的对应关系，获取与所述磁场参数对应的磁场位置参数；

根据所述磁场位置参数，实时控制所述无人机向所述停机位的预设停机基准点靠近。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述相对导航参数包括相对距离参数、相对位置参数和相对姿态参数；所述相对导航参数满足第一预设条件包括：

所述相对距离参数小于第一预设距离，且所述相对位置参数与预设的停机位上方区域匹配，所述相对姿态参数小于姿态预设阈值。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述实时获取所述无人机相对于所述车辆的相对导航参数，包括：

实时获取所述无人机的第一GPS导航参数；

实时接收所述车辆发送的车辆的第二GPS导航参数；

根据所述第一GPS导航参数和所述第二GPS导航参数，实时计算得到所述无人机相对于所述车辆的相对导航参数。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述相对导航参数包括相对距离参数；在所述当所述无人机接收到返航指令时，实时获取所述无人机相对于所述车辆的相对导航参数的步骤之后，还包括：

当所述相对距离参数大于第二预设距离时，根据所述相对导航参数，实时控制所述无人机向所述车辆飞行。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述相对导航参数包括相对距离参数；在所述当所述无人机接收到返航指令时，实时获取所述无人机相对于所述车辆的相对导航参数的步骤之后，还包括：

当所述相对距离参数大于等于第一预设距离小于第二预设距离时，进行惯性导航，实时控制所述无人机向所述车辆飞行。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述进行惯性导航，实时控制所述无人机向所述车辆飞行，包括：

实时获取所述无人机的第一惯性导航参数；

实时接收所述车辆发送的车辆的第二惯性导航参数；

根据所述第一惯性导航参数和所述第二惯性导航参数，实时计算得到所述无人机相对于所述车辆的相对导航参数；

根据所述相对导航参数，实时控制所述无人机向所述车辆飞行；

其中，所述第一惯性导航参数包括所述无人机的惯性坐标、姿态参数、加速度参数和相应的时间戳参数；所述第二惯性导航参数包括所述车辆的惯性坐标、姿态参数、加速度参数和相应的时间戳参数。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述停车位包括压力传感器；所述当所述磁场参数与预设磁场参数匹配时，控制所述无人机降落的步骤，包括：

当所述磁场参数与预设磁场参数匹配时，按照预设规则不断降低所述无人机的高度；

根据预先测定的磁场参数与相对所述预设停机基准点的磁场位置参数之间的对应关系，实时获取与所述磁场参数对应的磁场位置参数；

根据所述磁场位置参数，实时控制所述无人机的水平方向运动；

实时接收所述车辆发送的所述压力传感器的压力参数；

当检测到所述压力参数大于预设压力阈值时，停止所述无人机。

9.一种无人机的降落装置，其特征在于，应用于车辆负载的无人机，所述车辆包括停机位和至少一个磁场产生装置；所述无人机包括至少一个磁场传感器；所述装置包括：

导航模块，用于当所述无人机接收到返航指令时，实时获取所述无人机相对于所述车辆的相对导航参数；

磁场检测模块，用于当所述相对导航参数满足第一预设条件时，实时获取所述磁场传感器的磁场参数；

降落模块，用于当所述磁场参数与预设磁场参数匹配时，控制所述无人机降落；所述预设磁场参数与所述停机位的预设停机基准点对应。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

磁场定位模块，用于根据预先测定的磁场参数与相对所述预设停机基准点的磁场位置参数之间的对应关系，获取与所述磁场参数对应的磁场位置参数；

磁场导航模块，用于根据所述磁场位置参数，实时控制所述无人机向所述停机位的预设停机基准点靠近。