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    一種空地協同無人機起降控制系統及方法技術方案

    技術編號:43469502 閱讀:5 留言:0更新日期:2024-11-27 13:07
    本申請公開了一種空地協同無人機起降控制系統及方法,涉及空地協同編隊控制技術領域,該系統應用于一種空地協同編隊,其中無人機端起降控制裝置應用于空地協同編隊中的無人機;無人車端起降控制裝置應用于空地協同編隊中的無人車;無人機端起降控制裝置基于實時圖像調整自身水平方向與起降引導標識對齊,水平方向與目標無人車同步運動,不斷下降至降落完成,下降至與目標無人車的垂直距離小于預設垂直距離閾值時無人車端起降控制裝置調整自身姿態與無人機相同,直至無人機降落完成后搭載無人機恢復至預設姿態和預設高度,進而完成運動場景下空地協同無人機起降。

    【技術實現步驟摘要】

    本申請涉及空地協同編隊控制,特別是涉及一種空地協同無人機起降控制系統及方法


    技術介紹

    1、隨著科學技術的發展,無人機(unmanned?aerial?vehicle,uav)與無人車(unmanned?ground?vehicle,ugv)之間形成的密切配合能夠在多種環境中展現其應用價值。無人機具有視野廣闊的優勢,無人車則能夠精準地到達目的地執行任務,基于此開發的空地協同系統能夠有效提高任務的完成度。其中無人機在野外進行起降的操作方法包括使用部署至地面的自動起降無人機機場以及車載的無人機起降平臺。

    2、現有的空地協同車載的無人機起降系統在動態對接任務中,存在無法精準地進行對接降落的問題。在動態對接過程中,無人車和無人機都在運動,此時二者之間會產生傾斜角,現有研究為保證無人機的安全著陸,在空地協同平臺上提出了三自由度無人機起降系統,起降系統的車載起降平臺端可主動與無人機對接,而車載起降平臺受到尺寸約束,其降落點的容錯區域較小,該系統使用基于gps(global?positioning?system,全球定位系統)+rtk(rea-time?kinematic,實時動態載波相位差分技術)的定位方案,無法確保無人機精確地降落在運動的起降平臺上,因此需要研發一種適用于運動場景的空地協同無人機精準起降系統。


    技術實現思路

    1、本申請的目的是提供一種空地協同無人機起降控制系統及方法,能夠完成運動場景下,空地協同無人機起降。

    2、為實現上述目的,本申請提供了如下方案:</p>

    3、第一方面,本申請提供了一種空地協同無人機起降控制方法,所述空地協同無人機起降控制系統應用于一種空地協同編隊,所述空地協同無人機起降控制系統包括:無人機端起降控制裝置和無人車端起降控制裝置。

    4、所述無人機端起降控制裝置應用于空地協同編隊中的無人機。

    5、所述無人車端起降控制裝置應用于空地協同編隊中的無人車。

    6、所述無人機端起降控制裝置包括:依次連接的無人機控制模塊、無人機端精準起降系統控制模塊和無人機端空地協同無線通信模塊。

    7、所述無人車端起降控制裝置包括:依次連接的無人車端空地協同無線通信模塊、無人車端精準起降系統控制模塊和設置有起降引導標識的車載傾斜伺服起降平臺。

    8、所述無人機端空地協同無線通信模塊與所述無人車端空地協同無線通信模塊連接。

    9、所述無人機端精準起降系統控制模塊用于獲取實時圖像,基于所述實時圖像中起降引導標識的位置生成水平方向修正指令,并將水平方向修正指令發送至所述無人機控制模塊,直至起降引導標識位于實時圖像的中心;所述無人機端精準起降系統控制模塊還用于獲取目標無人車的實時水平方向運動指令并生成下降指令,將實時水平方向運動指令和下降指令均發送至所述無人機控制模塊;所述實時圖像為無人機端起降控制裝置所在無人機正下方圖像;

    10、所述無人機端精準起降系統控制模塊還用于在起降引導標識位于實時圖像的中心后,基于實時圖像確定所在無人機與目標無人車的垂直距離,在所述垂直距離小于預設垂直距離閾值時獲取所在無人機的姿態為第一姿態,并將第一姿態發送至目標無人車。

    11、所述無人機控制模塊用于執行水平方向修正指令,或同時執行實時水平方向運動指令和下降指令。

    12、所述無人機端空地協同無線通信模塊用于發送第一姿態,或接收目標無人車的實時水平方向運動指令。

    13、所述無人車端空地協同無線通信模塊用于接收第一姿態,或發送所在無人車的實時水平方向運動指令。

    14、所述無人車端精準起降系統控制模塊用于在接收到第一姿態時,生成姿態獲取指令控制所述車載傾斜伺服起降平臺獲取自身姿態為第二姿態,根據第一姿態和第二姿態生成姿態調整指令直至第一姿態等于第二姿態。

    15、所述車載傾斜伺服起降平臺用于基于姿態調整指令調整自身姿態。

    16、所述無人車端精準起降系統控制模塊還用于在無人機降落完成后生成降落結束指令。

    17、所述車載傾斜伺服起降平臺用于在接收到降落結束指令時搭載無人機恢復至預設姿態和預設高度。

    18、可選地,所述無人機端精準起降系統控制模塊,包括:相機模組和視覺引導計算模組。

    19、所述視覺引導計算模組分別與所述相機模組、所述無人機控制模塊和所述無人機端空地協同無線通信模塊連接。

    20、所述相機模組用于獲取實時圖像。

    21、所述視覺引導計算模組用于基于所述實時圖像中起降引導標識的位置生成水平方向修正指令,并將水平方向修正指令發送至所述無人機控制模塊,直至起降引導標識位于實時圖像的中心;獲取目標無人車的實時水平方向運動指令并生成下降指令,將實時水平方向運動指令和下降指令均發送至所述無人機控制模塊;

    22、所述視覺引導計算模組還用于在起降引導標識位于實時圖像的中心后,基于實時圖像確定所在無人機與目標無人車的垂直距離,在所述垂直距離小于預設垂直距離閾值時獲取所在無人機的姿態為第一姿態,并將第一姿態發送至目標無人車。

    23、可選地,所述車載傾斜伺服起降平臺設置于所在無人車的車體上。所述車載傾斜伺服起降平臺包括:升降裝置,設置有多個,安裝于所述車體上,每個所述升降裝置均具有一個獨立的升降端。

    24、起降平臺,安裝于多個所述升降端上,不同升降端與所述起降平臺不同部位連接。

    25、姿態獲取單元,設置于所述起降平臺上并用于實時檢測所述起降平臺的姿態。

    26、控制單元,所述控制單元分別與所述姿態獲取單元和所述無人車端精準起降系統控制模塊以及所有升降裝置連接。所述控制單元用于基于所述起降平臺的姿態確定所述車載傾斜伺服起降平臺的自身姿態。所述控制單元還用于基于所述姿態調整指令或降落結束指令,控制所有升降裝置。

    27、可選地,所述升降裝置為電動推桿。

    28、可選地,所述電動推桿設置有五個,分別為一個第一電動推桿和四個第二電動推桿,四個所述第二電動推桿布設位置為矩形結構的四個角部,所述第一電動推桿布設在所述矩形結構的中心,所述第二電動推桿與所述車體以及所述起降平臺均球鉸連接,所述第一電動推桿與所述車體固定連接,所述第一電動推桿與所述起降平臺球鉸連接。

    29、可選地,所述姿態獲取單元包括安裝于所述起降平臺上的加速度計和陀螺儀。

    30、所述加速度計和所述陀螺儀均與所述控制單元連接。

    31、第二方面,本申請提供了一種空地協同無人機起降控制方法,所述空地協同無人機起降控制方法應用于所述的空地協同無人機起降控制系統,所述空地協同無人機起降控制方法包括:無人機端精準起降系統控制模塊獲取實時圖像。

    32、無人機端精準起降系統控制模塊基于所述實時圖像中起降引導標識的位置生成水平方向修正指令。

    33、無人機控制模塊執行水平方向修正指令,直至起降引導標識位于實時圖像的中心。

    34、無人機端精準起降系統控制模塊本文檔來自技高網...

    【技術保護點】

    1.一種空地協同無人機起降控制系統,其特征在于,所述空地協同無人機起降控制系統應用于一種空地協同編隊,所述空地協同無人機起降控制系統包括:無人機端起降控制裝置和無人車端起降控制裝置;

    2.根據權利要求1所述的空地協同無人機起降控制系統,其特征在于,所述無人機端精準起降系統控制模塊,包括:

    3.根據權利要求1所述的空地協同無人機起降控制系統,其特征在于,所述車載傾斜伺服起降平臺設置于所在無人車的車體上;所述車載傾斜伺服起降平臺包括:

    4.根據權利要求3所述的空地協同無人機起降控制系統,其特征在于,所述升降裝置為電動推桿。

    5.根據權利要求4所述的空地協同無人機起降控制系統,其特征在于,所述電動推桿設置有五個,分別為一個第一電動推桿和四個第二電動推桿,四個所述第二電動推桿布設位置為矩形結構的四個角部,所述第一電動推桿布設在所述矩形結構的中心,所述第二電動推桿與所述車體以及所述起降平臺均球鉸連接,所述第一電動推桿與所述車體固定連接,所述第一電動推桿與所述起降平臺球鉸連接。

    6.根據權利要求3所述的空地協同無人機起降控制系統,其特征在于,所述姿態獲取單元包括安裝于所述起降平臺上的加速度計和陀螺儀;

    7.一種空地協同無人機起降控制方法,其特征在于,所述空地協同無人機起降控制方法應用于如權利要求1-6任一項所述的空地協同無人機起降控制系統,所述空地協同無人機起降控制方法包括:

    8.根據權利要求7所述的空地協同無人機起降控制方法,其特征在于,基于所述實時圖像中起降引導標識的位置生成水平方向修正指令,包括:

    9.根據權利要求8所述的空地協同無人機起降控制方法,其特征在于,基于實時圖像確定所在無人機與目標無人車的垂直距離,包括:

    10.根據權利要求8所述的空地協同無人機起降控制方法,其特征在于,所述姿態調整指令為:

    ...

    【技術特征摘要】

    1.一種空地協同無人機起降控制系統,其特征在于,所述空地協同無人機起降控制系統應用于一種空地協同編隊,所述空地協同無人機起降控制系統包括:無人機端起降控制裝置和無人車端起降控制裝置;

    2.根據權利要求1所述的空地協同無人機起降控制系統,其特征在于,所述無人機端精準起降系統控制模塊,包括:

    3.根據權利要求1所述的空地協同無人機起降控制系統,其特征在于,所述車載傾斜伺服起降平臺設置于所在無人車的車體上;所述車載傾斜伺服起降平臺包括:

    4.根據權利要求3所述的空地協同無人機起降控制系統,其特征在于,所述升降裝置為電動推桿。

    5.根據權利要求4所述的空地協同無人機起降控制系統,其特征在于,所述電動推桿設置有五個,分別為一個第一電動推桿和四個第二電動推桿,四個所述第二電動推桿布設位置為矩形結構的四個角部,所述第一電動推桿布設在所述矩形結構的中心,所述第二電動推桿與所...

    【專利技術屬性】
    技術研發人員:屠展李道春路弘毅楊彬淇別大衛李昊澤
    申請(專利權)人:天目山實驗室
    類型:發明
    國別省市:

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