申请/专利权人：中国航天空气动力技术研究院

申请日：2020-12-29

公开（公告）日：2024-03-19

公开（公告）号：CN112686149B

主分类号：G06V20/17

分类号：G06V20/17;G06V10/26;G06V10/28;G06V10/30;G06V10/36;G06T7/13

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.19#授权;2021.05.07#实质审查的生效;2021.04.20#公开

摘要：本发明提出了一种基于视觉的固定翼无人机近地段自主着陆方法、系统、装置、电子设备及存储介质，所述方法通过实时识别、跟踪图像中跑道线和地平线；基于摄影几何知识求解固定翼无人机的位姿；根据固定翼无人机的位姿数据控制所述固定翼无人机准确着陆，在GPS应用场景受限且受干扰、GPS或者惯性导航失效的情况下无人机仍然可以借助跑道图像实现安全自主着陆。

主权项：1.一种基于视觉的固定翼无人机近地段自主着陆方法，其特征在于，包括以下步骤：实时识别、跟踪图像中跑道线和地平线；基于摄影几何知识求解固定翼无人机的位姿；基于摄影几何知识求解固定翼无人机的位姿包括：根据摄影几何知识解算无人机位姿，首先定义地面坐标系和机体坐标系，其中地面坐标系的原点位于跑道中线上；a滚转角地平线在像素坐标系下的直线斜率的倾斜角，相机的光轴与机身轴线平行；b俯仰角θ：过图像中两条跑道线的交点，作与地平线平行的直线，图像中心到这条直线的距离与相机焦距的比值的反正切；c偏航角ψ：地面坐标系和相机坐标系下的三维点满足： 记滚转、俯仰和偏航角分别为θ和ψ，那么： 定义相机和图像坐标系；那么，图像像素、图像物理坐标以及相机坐标具有关系；Xf＝xczc＝u-u0αxYf＝yczc＝v-v0αy3图像中左右跑道线的交点，在地面坐标系下满足：当xw→∞时，yw＝zw＝0，那么： 因此，偏航角ψ的计算公式为：当U＝u0,V＝v0ψ＝0；当U≠u0； 当U＝u0,V≠v0 d高度和侧偏距：分别定义成相机光心距离地面的垂直距离以及光心在地面的投影点距离跑道中线的距离；公式1也可以写成： 那么，ty和tz即为侧偏距和高度；左右两条跑道线在地面和图像坐标系的方程分别为：yi＝±Laiu+biv+ci＝07根据摄影几何知识以及矩阵的刚性变换，地面坐标系和图像坐标系下的跑道满足关系： 记变量A为： 那么公式8化简为： 也即：Ar1Ar2xw+L-Ar1Ar2tx-ty-Ar3Ar2tz＝0Al1Al2xw-L-Al1Al2tx-ty-Al3Al2tz＝011由于对跑道上任意xw0，上式都成立，因此：L-ty-Ar3Ar2tz＝0-L-ty-Al3Al2tz＝012求解上线性方程组即可解得高度和侧偏距；根据固定翼无人机的位姿数据控制所述固定翼无人机准确着陆。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 中国航天空气动力技术研究院 一种基于视觉的固定翼无人机近地段自主着陆方法

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