CN112987768A - 一种无人机归正装置及朝向归正方法 - Google Patents

一种无人机归正装置及朝向归正方法 Download PDF

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Abstract

本发明实施例公开了一种无人机归正装置及朝向归正方法。无人机归正装置包括：降落平台，降落平台用于无人机的起飞降落；位置调整装置，设置在降落平台的边缘，用于调整无人机在降落平台上的位置；旋转平台，设置在降落平台的中部，旋转平台通过旋转带动放置在旋转平台上的无人机进行朝向调整；控制器，控制旋转平台的转动；距离传感器，扫描获取位于旋转平台上的无人机的实时位置信息，并将实时位置信息发送给控制器；其中，控制器根据预设位置信息对实时位置信息进行判断，根据判断结果控制旋转平台转动。本发明的技术方案通过位置调整装置及旋转平台实现无人机的位置及朝向的调整，通过控制器和距离传感器的配合，实现对无人机朝向的调整。

Description

一种无人机归正装置及朝向归正方法
技术领域
本发明实施例涉及无人机领域，具体涉及一种无人机归正装置及朝向归正方法。
背景技术
无人机由于自身无线通信距离的限制，需要现场人员使用人遥控器才能对无人机进行操控，人需要到达使用现场，并在一定距离内才可能操作飞机。在远距离方面并未完全实现无人、智能化远程化飞行，因此无人机航空站应运而生，在现场真正的实现了无人化的部署，需要时，只需要在远端通过网络，实现远程控制和使用。
无人机完成任务后，降落到航空站的回收装置平台，其回收装置会通过运动机械及传感器的密切配合，对无人机进行关机，更换电池等动作。但回收装置对无人机的位置有要求，而现有技术在无人机降落后无法准确调整其位置。
发明内容
为此，本发明的实施例提供了一种无人机归正装置及朝向归正方法，以解决现有技术中无人机调整装置无法对无人机朝向进行准确调整及现有无人机位置调整装置结构复杂的问题。
为了实现上述目的，本发明的实施方式提供如下技术方案：
在本发明的实施方式一个方面中，提供了一种无人机归正装置，包括：降落平台，降落平台用于无人机的起飞降落；位置调整装置，设置在降落平台的边缘，用于调整无人机在降落平台上的位置；旋转平台，设置在降落平台的中部，旋转平台通过旋转带动放置在旋转平台上的无人机进行朝向调整；控制器，控制旋转平台的转动；距离传感器，扫描获取位于旋转平台上的无人机的实时位置信息，并将实时位置信息发送给控制器；其中，控制器根据预设位置信息对实时位置信息进行判断，根据判断结果控制旋转平台转动。
进一步地，无人机上设置有特征区域，特征区域用于配合距离传感器进行扫描获取位置信息；位置信息包括特征区域的点相对于距离传感器的距离信息和方向信息。
进一步地，降落平台呈方形，位置调整装置包括：前后调整装置，包括前侧推杆、后侧推杆，前侧推杆和后侧推杆分别设置在降落平台的一组对边上，并且可以在降落平台的表面移动；左右调整装置，包括左侧推杆、右侧推杆，左侧推杆和右侧推杆分别设置在降落平台的另一组对边上，并且可以在降落平台的表面移动；前侧推杆、后侧推杆和左侧推杆、右侧推杆分别在前后调整电机和左右调整电机驱动下移动，并推动无人机进行位置调整。
在本发明的实施方式的另一个方面中，提供了一种无人机朝向归正方法，包括：步骤1：将第一无人机放置在旋转平台上，确定第一无人机的朝向；步骤2：扫描第一无人机的特征区域，获取到第一无人机的第一组位置信息；步骤3：将第二无人机放置在旋转平台上；步骤4：扫描第二无人机的特征区域，获取到第二无人机的第二组位置信息；步骤5：将第二组位置信息与第一组位置信息进行对比；步骤6：判断第二组位置信息相对于第一组位置信息在误差允许范围外，控制旋转平台带动第二无人机转动，重复步骤4、步骤5；步骤7：判断第二组位置信息相对于第一组位置信息在误差允许范围内，则第二无人机的朝向归正结束。
进一步地，步骤2中，扫描第一无人机的特征区域，获取到第一无人机的第一组位置信息，具体为：步骤2-1：以距离传感器为极点，从极点引出一条射线作为极轴，建立极坐标系，极轴与第一无人机的特征区域的交点作为第一组位置信息内第一点的值(θ0,r0)，其中，θ0为0度，r0为交点到距离传感器的距离；步骤2-2：距离传感器以第一点为起点，连续扫描第一无人机的特征区域的n组点，得到第一组位置信息：
(θ0,r0),(θ1,r1),(θ2,r2)…(θn,rn)
其中，n为正整数，θ0,θ1,θ2…θn为等差数列，公差为a1。
进一步地，步骤4中，扫描第二无人机的特征区域，获取到第二无人机的第二组位置信息，具体为：步骤4-1：在极坐标系中，极轴与第二无人机的特征区域的交点作为第二组位置信息内第一点的值(α0,d0)，其中，α0为0度，d0为极轴与第二无人机的特征区域的交点到距离传感器的距离；步骤4-2：距离传感器以极轴与第二无人机的特征区域的交点为起点，连续扫描第二无人机的特征区域的m组点，得到第二组位置信息：
(α0,d0),(α1,d1),(α2,d2)…(αm,dm)
其中，m为正整数，α0,α1,α2…αm为等差数列，公差为a2。
进一步地，n＝m；a1＝a2；其中，n、m的取值小于等于90；a1、a2的值均为1度。
进一步地，步骤5中，将第二组位置信息与第一组位置信息进行对比，具体为：步骤5-1：建立第一组位置信息的函数：f(θn,rn)＝rn；步骤5-2：建立第二组位置信息的函数：f(αm,dm)＝dm；步骤5-3：根据第一组位置信息和第二组位置信息中对应的点的极坐标计算两组数据中对应点的距离：bn＝f(αn,dn)-f(θn,rn)；步骤5-4：根据第一组位置信息和第二组位置信息中对应的点的极坐标计算两组数据中对应点的距离的平均值：
Figure BDA0002938649980000031
步骤5-5：根据标准差公式计算第一组位置信息和第二组位置信息两组数据的总体标准差σ，
Figure BDA0002938649980000032
步骤5-6：将σ与σ0进行比较，其中σ0为固定值。
进一步地，步骤6中，判断第二组位置信息相对于第一组位置信息在误差允许范围外，具体为：σ大于σ0；步骤7中，判断第二组位置信息相对于第一组位置信息在误差允许范围内，具体为：σ小于σ0。
进一步地，将扫描得到的第二组位置信息中的错误数据过滤：
建立第二组位置信息的函数f(αm,dm)＝dm；判断f(αm,dm)>f(αm-1,dm-1)并且(αm,dm)>f(αm+1,dm+1)成立，则将f(αm+1,dm+1)的赋值给f(αm,dm)；判断f(αm,dm)>f(αm-1,dm-1)并且(αm,dm)>f(αm+1,dm+1)不成立，则不改变f(αm,dm)的值。
本发明的实施方式具有如下优点：
本发明实施例公开了一种无人机归正装置及朝向归正方法，通过位置调整装置及旋转平台实现无人机的位置及朝向的调整，通过控制器和距离传感器的配合，实现对无人机朝向的调整。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引申获得其它的实施附图。
本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
图1为本发明的实施例提供的一种无人机归正装置的结构示意图；
图2为本发明的实施例提供的一种无人机归正装置的另一结构示意图；
图3为本发明的实施例提供的一种无人机朝向归正方法的流程示意图。
图中：100-无人机归正装置、10-降落平台、20-位置调整装置、21-前后调整电机、22-左右调整电机、30-旋转平台、40-高度调整装置、50-距离传感器。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
实施例
参考图1、2所示的无人机归正装置100，本发明的实施例提供了一种无人机归正装置100，包括：降落平台10，降落平台10用于无人机的起飞降落；位置调整装置20，设置在降落平台10的边缘，用于调整无人机在降落平台10上的位置；旋转平台30，设置在降落平台10的中部，旋转平台30通过旋转带动放置在旋转平台30上的无人机进行朝向调整；控制器，控制旋转平台30的转动；距离传感器50，扫描获取位于旋转平台30上的无人机的实时位置信息，并将实时位置信息发送给控制器。
其中，控制器根据预设位置信息对实时位置信息进行判断，根据判断结果控制旋转平台转动。具体地，控制器通过距离传感器50获取无人机的实时朝向信息，通过比对实时朝向信息与存储在控制器内部的预设的朝向信息进行比较，当实时朝向信息相比于预设朝向信息在误差范围内时，则完成对无人机朝向的调整，当在误差范围之外时，则控制器控制旋转平台30转动，带动放置在旋转平台上的无人机进行旋转，进一步进行朝向的调整。
具体地，无人机上设置有特征区域，特征区域用于配合距离传感器50进行扫描获取位置信息；位置信息包括特征区域的点相对于距离传感器50的距离信息和方向信息。
如图1、2所示，降落平台10呈方形，位置调整装置20包括：前后调整装置，包括前侧推杆、后侧推杆，前侧推杆和后侧推杆分别设置在降落平台的一组对边上，并且可以在降落平台10的表面移动；左右调整装置，包括左侧推杆、右侧推杆，左侧推杆和右侧推杆分别设置在降落平台的另一组对边上，并且可以在降落平台10的表面移动。
其中，前侧推杆、后侧推杆和左侧推杆、右侧推杆分别在前后调整电机21和左右调整电机22驱动下移动，并推动无人机进行位置调整。旋转平台30设置在降落平台10的中部，因此，位置调整装置20可以通过前侧推杆、后侧推杆和左侧推杆、右侧推杆的配合之下，将降落在降落平台10上的无人机推动到旋转平台30上。
具体地，无人机归正装置100还包括高度调整装置40，高度调整装置40设置在旋转平台30周侧，带动旋转平台30进行高度的调整。
如图3所示的无人机朝向归正方法的流程示意图，本发明的实施例提供了一种无人机朝向归正方法，包括：
步骤1：将第一无人机放置在旋转平台30上，确定第一无人机的朝向，具体地，此时第一无人机的朝向可以根据回收装置对无人机的朝向要求来设定；步骤2：扫描第一无人机的特征区域，获取到第一无人机的第一组位置信息，进一步地，将第一组位置信息储存在控制器内；步骤3：将第二无人机放置在旋转平台30上，具体地，通过位置调整装置20将降落在降落平台10上的第二无人机推动到旋转平台30上；步骤4：扫描第二无人机的特征区域，获取到第二无人机的第二组位置信息，可选的，将第二组位置信息发送给控制器；步骤5：将第二组位置信息与第一组位置信息进行对比，可选的，控制器将第二组位置信息与存储的第一组位置信息进行比较；步骤6：判断第二组位置信息相对于第一组位置信息在误差允许范围外，控制旋转平台30带动第二无人机转动，重复步骤4、步骤5；步骤7：判断第二组位置信息相对于第一组位置信息在误差允许范围内，则第二无人机的朝向归正结束。
进一步地，在完成对第二无人机朝向的归正后，再通过位置调整装置20对第二无人机进行位置的调整。
在无人机朝向归正方法的步骤2中，扫描第一无人机的特征区域，获取到第一无人机的第一组位置信息，具体为：
步骤2-1：以距离传感器50为极点，从极点引出一条射线作为极轴，建立极坐标系，极轴与第一无人机的特征区域的交点作为第一组位置信息内第一点的值(θ0,r0)，其中，θ0为0度，r0为交点到距离传感器50的距离；
步骤2-2：距离传感器50以第一点为起点，连续扫描第一无人机的特征区域的n组点，得到第一组位置信息：
(θ0,r0),(θ1,r1),(θ2,r2)…(θn,rn)
其中，n为正整数，θ0,θ1,θ2…θn为等差数列，公差为a1。
在无人机朝向归正方法的步骤4中，扫描第二无人机的特征区域，获取到第二无人机的第二组位置信息，具体为：
步骤4-1：在极坐标系中，极轴与第二无人机的特征区域的交点作为第二组位置信息内第一点的值(α0,d0)，其中，α0为0度，d0为极轴与第二无人机的特征区域的交点到距离传感器50的距离；
步骤4-2：距离传感器50以极轴与第二无人机的特征区域的交点为起点，连续扫描第二无人机的特征区域的m组点，得到第二组位置信息：
(α0,d0),(α1,d1),(α2,d2)…(αm,dm)
其中，m为正整数，α0,α1,α2…αm为等差数列，公差为a2。
可选的，n＝m；a1＝a2；其中，n、m的取值小于等于90；a1、a2的值均为1度。
在无人机朝向归正方法的步骤5中，将第二组位置信息与第一组位置信息进行对比，具体为：
步骤5-1：建立第一组位置信息的函数：f(θn,rn)＝rn；
步骤5-2：建立第二组位置信息的函数：f(αm,dm)＝dm；
步骤5-3：根据第一组位置信息和第二组位置信息中对应的点的极坐标计算两组数据中对应点的距离：bn＝f(αn,dn)-f(θn,rn)；
步骤5-4：根据第一组位置信息和第二组位置信息中对应的点的极坐标计算两组数据中对应点的距离的平均值：
Figure BDA0002938649980000081
步骤5-5：根据标准差公式计算第一组位置信息和第二组位置信息两组数据的总体标准差σ，
Figure BDA0002938649980000082
步骤5-6：将σ与σ0进行比较，其中σ0为固定值。
其中，在无人机朝向归正方法的步骤6中，判断第二组位置信息相对于第一组位置信息在误差允许范围外，具体为：σ大于σ0；
在无人机朝向归正方法的步骤7中，判断第二组位置信息相对于第一组位置信息在误差允许范围内，具体为：σ小于σ0。
无人机朝向归正方法中，在获取第二组位置信息后，将扫描得到的第二组位置信息中的错误数据过滤：
建立第二组位置信息的函数f(αm,dm)＝dm；
判断f(αm,dm)>f(αm-1,dm-1)并且(αm,dm)>f(αm+1,dm+1)成立，则将f(αm+1,dm+1)的赋值给f(αm,dm)；
判断f(αm,dm)>f(αm-1,dm-1)并且(αm,dm)>f(αm+1,dm+1)不成立，则不改变f(αm,dm)的值。
可选的，在第二组位置信息中的错误数据过滤中，判断
f(αm,dm)<f(αm-1,dm-1)并且(αm,dm)<f(αm+1,dm+1)成立，则将f(αm+1,dm+1)的赋值给f(αm,dm)，可选的，将f(αm-1,dm-1)的赋值给f(αm,dm)。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明做了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种无人机归正装置(100)，其特征在于，包括：
降落平台(10)，所述降落平台(10)用于无人机的起飞降落；
位置调整装置(20)，设置在所述降落平台(10)的边缘，用于调整所述无人机在所述降落平台(10)上的位置；
旋转平台(30)，设置在所述降落平台(10)的中部，所述旋转平台(30)通过旋转带动放置在所述旋转平台(30)上的所述无人机进行朝向调整；
控制器，控制所述旋转平台(30)的转动；
距离传感器(50)，扫描获取位于所述旋转平台(30)上的所述无人机的实时位置信息，并将所述实时位置信息发送给所述控制器；
其中，所述控制器根据预设位置信息对所述实时位置信息进行判断，根据判断结果控制所述旋转平台转动。
2.根据权利要求1所述的无人机归正装置，其特征在于，
所述无人机上设置有特征区域，所述特征区域用于配合所述距离传感器(50)进行扫描获取位置信息；
所述位置信息包括所述特征区域的点相对于所述距离传感器(50)的距离信息和方向信息。
3.根据权利要求1所述的无人机归正装置，其特征在于，所述降落平台(10)呈方形，所述位置调整装置(20)包括：
前后调整装置，包括前侧推杆、后侧推杆，所述前侧推杆和所述后侧推杆分别设置在所述降落平台的一组对边上，并且可以在所述降落平台(10)的表面移动；
左右调整装置，包括左侧推杆、右侧推杆，所述左侧推杆和所述右侧推杆分别设置在所述降落平台的另一组对边上，并且可以在所述降落平台(10)的表面移动；
所述前侧推杆、所述后侧推杆和所述左侧推杆、所述右侧推杆分别在前后调整电机(21)和左右调整电机(22)驱动下移动，并推动所述无人机进行位置调整。
4.一种无人机朝向归正方法，其特征在于，包括：
步骤1：将第一无人机放置在旋转平台(30)上，确定所述第一无人机的朝向；
步骤2：扫描所述第一无人机的特征区域，获取到所述第一无人机的第一组位置信息；
步骤3：将第二无人机放置在所述旋转平台(30)上；
步骤4：扫描所述第二无人机的特征区域，获取到所述第二无人机的第二组位置信息；
步骤5：将所述第二组位置信息与所述第一组位置信息进行对比；
步骤6：判断所述第二组位置信息相对于所述第一组位置信息在误差允许范围外，控制所述旋转平台(30)带动所述第二无人机转动，重复步骤4、步骤5；
步骤7：判断所述第二组位置信息相对于所述第一组位置信息在误差允许范围内，则所述第二无人机的朝向归正结束。
5.根据权利要求4所述的无人机朝向归正方法，其特征在于，步骤2中，扫描所述第一无人机的特征区域，获取到所述第一无人机的第一组位置信息，具体为：
步骤2-1：以距离传感器(50)为极点，从所述极点引出一条射线作为极轴，建立极坐标系，所述极轴与所述第一无人机的特征区域的交点作为所述第一组位置信息内第一点的值(θ0，r0)，其中，θ0为0度，r0为所述交点到所述距离传感器(50)的距离；
步骤2-2：所述距离传感器(50)以所述第一点为起点，连续扫描所述第一无人机的特征区域的n组点，得到所述第一组位置信息：
(θ0，r0)，(θ1，r1)，(θ2，r2)...(θn，rn)
其中，n为正整数，θ0，θ1，θ2...θn为等差数列，公差为a1。
6.根据权利要求5所述的无人机朝向归正方法，其特征在于，步骤4中，扫描所述第二无人机的特征区域，获取到所述第二无人机的第二组位置信息，具体为：
步骤4-1：在所述极坐标系中，所述极轴与所述第二无人机的特征区域的交点作为所述第二组位置信息内第一点的值(α0，d0)，其中，α0为0度，d0为所述极轴与所述第二无人机的特征区域的交点到所述距离传感器(50)的距离；
步骤4-2：所述距离传感器(50)以所述极轴与所述第二无人机的特征区域的交点为起点，连续扫描所述第二无人机的特征区域的m组点，得到所述第二组位置信息：
(α0，d0)，(α1，d1)，(α2，d2)...(αm，dm)
其中，m为正整数，α0，α1，α2...αm为等差数列，公差为a2。
7.根据权利要求6所述的无人机朝向归正方法，其特征在于，
n＝m；a1＝a2；其中，n、m的取值小于等于90；a1、a2的值均为1度。
8.根据权利要求7所述的无人机朝向归正方法，其特征在于，步骤5中，将所述第二组位置信息与所述第一组位置信息进行对比，具体为：
步骤5-1：建立所述第一组位置信息的函数：f(θn，rn)＝rn；
步骤5-2：建立所述第二组位置信息的函数：f(αm，dm)＝dm；
步骤5-3：根据所述第一组位置信息和所述第二组位置信息中对应的点的极坐标计算两组数据中对应点的距离：bn＝f(αn，dn)-f(θn，rn)；
步骤5-4：根据所述第一组位置信息和所述第二组位置信息中对应的点的极坐标计算两组数据中对应点的距离的平均值：
Figure FDA0002938649970000031
步骤5-5：根据标准差公式计算所述第一组位置信息和所述第二组位置信息两组数据的总体标准差σ，
Figure FDA0002938649970000032
步骤5-6：将σ与σ0进行比较，其中σ0为固定值。
9.根据权利要求8所述的无人机朝向归正方法，其特征在于，
步骤6中，判断所述第二组位置信息相对于所述第一组位置信息在误差允许范围外，具体为：σ大于σ0；
步骤7中，判断所述第二组位置信息相对于所述第一组位置信息在误差允许范围内，具体为：σ小于σ0。
10.根据权利要求6所述的无人机朝向归正方法，其特征在于，将扫描得到的所述第二组位置信息中的错误数据过滤：
建立第二组位置信息的函数f(αm，dm)＝dm；
判断f(αm，dm)＞f(αm-1，dm-1)并且(αm，dm)＞f(αm+1，dm+1)成立，则将f(αm+1，dm+1)的赋值给f(αm，dm)；
判断f(αm，dm)＞f(αm-1，dm-1)并且(αm，dm)＞f(αm+1，dm+1)不成立，则不改变f(αm，dm)的值。
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