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原文传递一种基于GPS与视觉的无人机自主着陆系统和着陆方法

专利名称：	一种基于GPS与视觉的无人机自主着陆系统和着陆方法
摘要：	本发明涉及一种基于GPS与视觉的无人机自主着陆系统和着陆方法，其方法包括：无人机在正常飞行过程中，收到一键返航指令，无人机保持正常飞行高度，开始飞往着陆点正上方的第一段降落位置，此过程采用GPS定位系统；无人机到达第一段降落位置后，开始以5m/s的垂直速度下降到距离目标正上方高度5米的第二段降落位置，此过程采用GPS定位系统；无人机到达第二段降落位置后，开始以1m/s的垂直速度下降到地面，此过程采用视觉定位系统；无人机到达地面后，无人机桨叶停止转动。所述无人机自主着陆系统采用GPS和视觉定位的方法，最大限度的提高了无人机的降落精度。
专利类型：	发明专利
申请人：	南京信息工程大学
发明人：	葛男男;孙伟;曹界宇
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T00:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T14:00:00+0805
申请号：	CN201911396466.7
公开号：	CN111003192A
代理机构：	南京汇盛专利商标事务所(普通合伙)
代理人：	张立荣;乔炜
分类号：	B64D45/04;B64D45/08;G05D1/10;B;G;B64;G05;B64D;G05D;B64D45;G05D1;B64D45/04;B64D45/08;G05D1/10
申请人地址：	210044 江苏省南京市江北新区宁六路219号
主权项：	1.一种基于GPS与视觉的无人机自主着陆系统，其特征在于：包括无人机控制系统和分别与无人机控制系统连接的GPS模块、MAG模块、IMU模块、openmv模块、大气压传感器模块和电源模块；所述GPS模块用于实时获取经纬度数据，并发送给无人机控制系统；所述MAG模块实时采集MAG数据并发送给无人机控制系统，用于进行无人机航向控制；所述IMU模块实时采集IMU数据并发送给无人机控制系统，用于进行无人机姿态控制；所述openmv模块用于捕获环境图像，并对采集到的图像进行处理和转换后得到图像中无人机相对于着陆位置的坐标差；所述大气压传感器模块用于实时采集大气压数据并发送给无人机控制系统，进行无人机高度控制，所述电源模块用于供电。 2.根据权利要求1所述基于GPS与视觉的无人机自主着陆系统，其特征在于：所述GPS模块通过can总线的方式与无人机控制系统连接，并以50HZ的频率向无人机控制系统发送数据。 3.根据权利要求1所述基于GPS与视觉的无人机自主着陆系统，其特征在于：所述MAG模块通过串口与无人机控制系统连接，并以50HZ的频率向无人机控制系统发送数据。 4.根据权利要求1所述基于GPS与视觉的无人机自主着陆系统，其特征在于：所述IMU模块通过串口与无人机控制系统连接，并以400HZ的频率向无人机控制系统发送数据。 5.根据权利要求1所述基于GPS与视觉的无人机自主着陆系统，其特征在于：所述大气压传感器模块通过串口与无人机控制系统连接，并以50HZ的频率向无人机控制系统发送数据。 6.一种基于GPS与视觉的无人机自主着陆方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、无人机在正常飞行过程中收到返航指令后，无人机保持飞行高度，通过GPS模块进行定位，飞往目标着陆点正上方的位置；步骤二、无人机开始以5m/s的速度垂直下降到距离目标着陆点正上方高度5米位置，此过程采用GPS模块以及大气压传感器模块进行定位；步骤三、无人机到达步骤二降落位置后，再以1m/s的垂直速度下降到地面，此过程采用openmv模块进行定位；步骤四、无人机到达地面后，无人机桨叶停止转动。 7.根据权利要求6所述基于GPS与视觉的无人机自主着陆方法，其特征在于：所述步骤一中无人机到达着陆点正上方的位置的阈值为两米。 8.根据权利要求6所述基于GPS与视觉的无人机自主着陆方法，其特征在于：所述步骤三中，通过openmv模块采集着陆点的图像数据，并对其进行图像处理，通过对openmv模块内置的find_blobs函数的参数进行设置，实现对特定颜色的识别追踪；当识别到特定颜色时，对识别到的颜色色块进行标记，得到目标颜色的中心坐标；利用目标颜色的中心坐标减去无人机坐标得到无人机相对于目标着陆位置的x、y轴坐标差值，将此差值发送给无人机控制系统，对无人机位置进行控制。 9.根据权利要求6所述基于GPS与视觉的无人机自主着陆方法，其特征在于：所述步骤四种，无人机到达地面时，通过GPS模块检测无人机的垂直加速度，并设置加速度阈值，若无人机垂直加速度大于加速度阈值，则判断飞机是否已经触地降落。 10.根据权利要求6所述基于GPS与视觉的无人机自主着陆方法，其特征在于：所述加速度阈值为-0.3。
所属类别：	发明专利